Головна
ГоловнаЕкологіяЗагальна екологія → 
« Попередня
Н. М. ЧЕРНОВА. Лекції з загальної екології. Довідкові матеріали до курсу «Екологія Москви і сталий розвиток». - М., 2009 - перейти до змісту підручника

БІОСФЕРА

Поняття «біосфера» ввів в геологію австрійський учений Е. Зюсс в 1875 р. Класифікуючи оболонки Землі, він виділив у них ту область, де існує життя. Вона охоплює простір верхніх шарів літосфери, всю гідросферу і нижні шари атмосфери. Вчення про біосферу пов'язане з ім'ям нашого великого вітчизняного вченого, геохіміка В. І. Вернадського. Він вперше представив біосферу не тільки як місце перебування життя, але і як повністю перетворену нею частину планети. Основна ідея вчення В. І. Вернадського про біосферу - визнання життя потужною і активною силою, не тільки порівнянної за результатами дії з геологічними явищами, а й перевершує їх по ряду величин.

Біосфера, по В.И.Вернадскому, пристосована до життя і життям відтворюваність. Будь реальний організм нерозривно пов'язаний з навколишнім середовищем, і можна відокремити

96

його від неї тільки подумки. Через організми проходять вихори хімічних елементів з навколишнього середовища. «Всякий організм ... постійно, нестримно, захоплює прямо або побічно променисту енергію Сонця і перетворює її у вільну, тобто здатну виробляти роботу, хімічну енергію. Значна частина променевої енергії Сонця, що досягає земної поверхні, таким чином захоплюється і перетворюється на нову форму. Особливо геохимически важливий такий захват зеленими рослинами ». У геохімії планети життя проявляється спільною дією безлічі окремих організмів, а геохімічні наслідки їхньої діяльності грандіозні.

Для того щоб мати можливість вивчати роль життя в геохімії планети і порівнювати з іншими формами знаходження елементів (мінералами, гірськими породами, магмами, водними розчинами і т.п.) В. І. Вернадський запропонував ввести поняття «жива речовина». «Я буду називати живою речовиною, - писав він, - сукупність живих організмів, виражену в вазі, в хімічному складі, у мірах енергії та характері простору. Докладаючи нову мірку вивчення життя, абсолютно відмінну від звичайної, ми підходимо до явищ і перспективам, досі небаченим. Складний ефект найдрібніших явищ, що не залучали до цих пір уваги в біологічних науках, приймає несподівані розміри ».

В. І. Вернадський підкреслював, що життя захоплює значну частину атомів, складових матерію земної поверхні. Під її впливом ці атоми перебувають в безперервному, інтенсивному русі. З них весь час створюються мільйони найрізноманітніших сполук. І цей процес триває без перерви мільярди років. «На земній поверхні, - писав В. І. Вернадський, - немає хімічної сили більш постійно діючої, а тому і більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому». Припинення життя було б неминуче пов'язане з припиненням хімічних змін поверхні Землі-біосфери. «Із зникненням життя на земній поверхні йшли б лише повільні, від нас приховані зміни, пов'язані з земним тектоникой. Вони виявлялися б не в наші роки і століття, а в роки і століття геологічного часу. Лик Землі став би так само незмінний і хімічно інертний, як є нерухомим лик Місяця, як інертні уламки небесних світил, захоплювані тяжінням Землі. метеорити. Так життя є великим, постійним і безперервним порушником хімічної відсталості поверхні нашої планети ».

97

Ідеї В. І. Вернадського, висловлені ними вперше в 20-х роках ХХ століття, набагато випередили стан сучасної йому науки і належною мірою були оцінені лише через кілька десятиліть, після виникнення вчення про екосистеми. Стало очевидним, що біосферу слід розглядати як найбільшу, глобальну екосистему, підтримуючу себе кругообігом речовин і потоками сонячної енергії. Наступні дослідження підтвердили багато положення вчення про біосферу.

Біосфера поширена на кілька кілометрів вгору і вниз від поверхні землі і океану. Її верхня межа визначається в атмосфері шаром озону - озоновим екраном, що захищає життя від згубного короткохвильового ультрафіолетового випромінювання на висоті 16 - 25 км. Все живе, котре піднімалося вище захисного шару озону, гине. Однак, хімічний склад атмосфери вище озонового шару в чому визначається діяльністю живої речовини. Вся гідросфера пронизана життям до найбільших глибин (близько 11 км). Вглиб літосфери живі організми можуть проникати до 3-4 км, як показали знахідки бактерій при глибокому бурінні. Тут обмежуючим фактором є висока температура глибинних порід і підземних вод, що перевищує 100 градусів. Однак і більш глибокі породи відносяться до області біосфери, оскільки навіть у метаморфізує, переробленому в глибинах Землі вигляді, вони являють собою шари, створені колись на дні океану за участю життя.

Все речовина біосфери розділене В.И.Вернадским на чотири категорії: відстале, живе, биогенное і биокосное. Відстале - це сукупність тих речовин в біосфері, в утворенні яких живі організми не беруть участь. Биогенное - створюється і переробляється живими організмами. Воно концентрує в собі потужну потенційну енергію (вугілля, нафта, вапняки, бітуми та ін.) Після його утворення живі організми в біогенному речовині малодіяльних. Біокосна - особлива речовина, створюється живими організмами і биокосное процесами, представляючи системи динамічної рівноваги. Живі організми відіграють провідну роль у підтримці властивостей біокосних речовин. Ними є всі природні води, грунту, кора вивітрювання. Так, вода, позбавлена життя і його похідних - кисню, вуглекислоти і т.п. в умовах земної поверхні є тілом хімічно мало діяльним, інертним.

В. І. Вернадський вказував на широке поле стійкості життя і її «всюдность» в біосфері. Крайні межі температур, які виносять організми, не втрачаючи життєздатності (в латентному стані) - від практично абсолютного нуля до

98

+ 180 - 200 градусів - дають інтервал майже в 500 градусів. Життя існує при тиску від часток атмосфери на великій висоті до тисячі і більше атмосфер на великих глибинах, а в експериментах деякі форми витримують і повний вакуум. Різні види, особливо бактерій, можуть існувати в широкому діапазоні хімічних умов середовища: в атмосфері вільного кисню і повністю без кисню, в гарячих борних джерелах, насичених розчинах кухонної солі, купоросу, селітри, в розчинах фтористого натрію, сулеми і т.п. Деякі особливо стійкі форми можуть витримувати навіть високі дози іонізуючої радіації - бактерії виявлені в котлах діючих реакторів, а інфузорії витримують опромінення в 3 млн. доз перевищує природний радіоактивний фон Землі. У біосфері немає місць, які не були б зайняті тією чи іншою формою життя, її немає тільки в жерлах діючих вулканів.

Поряд з цим життя в біосфері поширена нерівномірно, мозаїчно. Вона слабо виражена в холодних і жарких пустелях, високо в горах, в центрах океанів. Висока концентрація, багатство і різноманітність життя притаманні областям розділу різних середовищ: газоподібної, рідкої і твердої. Життя зосереджена на контакті літосфери й атмосфери (наземна життя і особливо - в грунтах), атмосфери та гідросфери (поверхневі шари океану), літосфери і гідросфери (дно водойм). Особливо багаті життям області, де грунти, вода і повітря близько сусідять один з одним - узбережжя і мілководдя морів, лимани, естуарії річок. Місця найбільшої концентрації організмів у біосфері В. І. Вернадський назвав «плівками життя».

Сумарний хімічний склад живої речовини свідчить, що життя - це хімічна похідне земної кори, «плоть від плоті» Землі. За відносним кількістю атомів в літосфері найбільш поширені (більше 1%): кисень, кремній, алюміній, залізо, натрій, водень, кальцій, магній, калій. У гідросфері переважають атоми водню і кисню, в атмосфері - азоту і кисню, в живу речовину - водень, кисень і вуглець. Жива речовина в основному складається з елементів, що утворюють газоподібні і розчинні у воді сполуки. У живих організмах 99,9% маси доводиться на ті 14 елементів, які переважають і в земній корі (98,9%), хоча знаходяться в ній в інших співвідношеннях. На відтворення тих реакцій, які протікають в організмах за допомогою каталізаторів - ферментів, потрібні були б в неживій природі величезні витрати енергії.

Жива речовина здійснює на Землі величезну геохімічну «роботу».

99

В. І. Вернадський розглядав біосферу насамперед як область перетворень космічної енергії. До нього ще К.А.Тимирязев говорив про космічної ролі зелених рослин. Основна планетарна функція живої речовини - це зв'язування і запасання, концентрування сонячної енергії. Ця енергія витрачається потім у великій кількості геохімічних процесів. Сучасними дослідниками підраховано. що щорічна продукція в біосфері становить 2, 32 х 1011 т. Отже, тільки за мільярд років вся напрацьована маса живої речовини важить в 10 разів більше земної кори, а тривалість існування життя на планеті, за останніми даними - близько чотирьох мільярдів років. Спалюючи в топках вугілля, газ чи нафту, ми використовуємо сонячну енергію, законсервовану живими організмами далекого минулого - мезозойської, палеозойської і протерозойской ери.

Газова функція живої речовини полягає у створенні і підтримці складу сучасної атмосфери. В даний час є досить багато переконливих доказів того, що атмосфера на ранній Землі була безкисневому і включала інші гази. Вважається, що їх склад був схожий з тими, які викидають діючі нині вулкани. Передбачається переважання окислів вуглецю (чадного і вуглекислого газів), метану, водню, аміаку, значні домішки сірки та її сполук, «кислих димів» HCl і HF та ін Головні складові сучасної атмосфери - молекулярний азот, кисень і вуглекислий газ - похідні життя. Кисень - найпоширеніший у верхніх шарах планети елемент - містився на древній Землі у зв'язаному вигляді.

Вільний кисень атмосфери накопичений у процесах фотосинтезу, за рахунок активності ціанобактерій («синьо-зелених водоростей») та зелених рослин. Інші його джерела на Землі, наприклад, фотодисоціація молекул води у верхніх шарах атмосфери, дають мізерну масу. В. І. Вернадський зазначав виняткову роль цього з'єднання в історії біосфери.

«Вільний кисень ... у формі газу і ще більше у водних розчинах грає абсолютно виняткову роль у всіх хімічних реакціях земної поверхні. Можна сказати, що він своєю присутністю змінює весь їх ход.Свободний кисень - наймогутніший діяч з усіх відомих нам хімічних тел земної кори. Він зраджує - окисляє - величезна кількість хімічних сполук, він завжди перебуває в русі, весь час вступає в з'єднання. Історія всіх циклічних елементів земної кори визначається їх ставленням до вільного кисню ». Озон і перекис водню, присутні в

100

атмосфері, також генетично пов'язані з життям, так як переважна маса кисню, з якої вони утворюються, є продуктом живої речовини.

Сучасний рослинний покрив продукує за рік 430-470 млрд. т молекулярного кисню. У прісних і океанічних водах цього газу міститься від 9 до 14 мг / л.

Молекулярний азот став накопичуватися в атмосфері за рахунок окислення надходить з надр Землі аміаку. Перші кількості кисню, який вивільняється фотосинтезом, йшли на окислення газів атмосфери і гірських порід. Атоми в молекулі азоту об'єднані дуже міцним зв'язком, на розрив якої потрібно багато енергії. Атмосферний азот тому інертний, важко залучається до реакції. Атмосфера стала його гігантським резервуаром.

Вуглекислий газ в складі сучасного повітря - також майже виключно похідне життя. Він надходить в атмосферу в результаті дихання численних організмів, включаючи рослини. Найбільша його кількість виділяється живим світом грунтів. Спочатку вуглекислий газ потрапляє в повітряну і водну оболонки Землі в продуктах дегазації мантії, але не накопичується в них. Його видалення відбувається головним чином при утворенні карбонатів, як хімічним, так і біологічним шляхом, а також при використанні в процесах фотосинтезу. Сучасні джерела вуглекислого газу з надр планети поставляють лише 0,01% від виділеного живими організмами, а загальний вміст в атмосфері становить близько 0,03%

До газів органічного походження відносяться також сірководень, метан і безліч інших з'єднань, що поставляються в повітряне середовище життєдіяльністю різних видів. Наприклад, гектар ялівцевого або соснового лісу може виділити за день до 30 кг летких речовин - фітонцидів. Продукуючи і споживаючи газоподібні речовини, організми біосфери підтримують сталість складу повітряної оболонки Землі.

До концентраційної функції живої речовини В. І. Вернадський відносив ті процеси організму, які зводяться до виборчого вибору із довкілля певних хімічних елементів. Частина таких елементів входить до складу тіл всіх живих істот, а частина - зустрічається тільки у певних груп. У деяких організмів концентрація окремих елементів складає більше 10% від ваги тіла. Такі організми вчений запропонував називати по елементу; крем'яні, сірчані, залізні. Кремінними, наприклад, є радіолярії, діатомові водорості, багато губки.

101

Залізними - железобактерии, до 20% ваги яких становить цей елемент. До магнієвим організмам слід відносити літотамніевие водорості, з кальцієвими - молюсків, форамініфер, плеченогих, деяких ракоподібних. При вмісті якого елемента, помітно перевищує його концентрацію в навколишньому середовищі і що становить 1 -2 відсотка від ваги тіла, організми належать до групи багатих цим елементом. Так, багаті кремнієм злаки, хвощі; багаті фосфором дріжджі, всі хребетні тварини; хлором - рослини-солянки; калієм - водорості Макроцистіс; йодом - деякі морські губки, водорості ламінарії і фукуси. Відмираючи і захораніваясь в масі, вони утворюють скупчення цих речовин, формуючи гірські породи. Органогенні породи давно виділялися геологами: вапнякові хребти, що складаються із залишків раковин морських тварин, поклади вугілля. Але в цілому роль живих організмів в утворенні порід вважалася другорядною. В. І. Вернадський показав велику роль живої речовини у формуванні всіх осадових гірських порід, включаючи такі, як глини, піски та ін Він дійшов висновку, що і гранітні породи утворилися за рахунок переплавлення осадових, і в своєму початковому походження також пов'язані з впливом життя. Багато з порід, які концентрують окремі елементи, людина використовує як корисні копалини: залізні руди, боксити, фосфорити, вапняки і багато інших.

 Окислювально-відновна функція живої речовини також підкреслювалася В. І. Вернадським. У біосфері постійно йде окислювання бідніших киснем сполук (в грунтах, корі вивітрювання і в гідросфері): солей, закису заліза і закису марганцю, нітриту, сірководню, азоту та ін Ця функція виконується, перш за все, бактеріями. Відновлювальні процеси різко виражені для сульфатів з утворенням сірководню. В результаті виникають пірит і інші сульфіди, що утворюють часто великі скупчення і поклади в земній корі. 

 Биогенное переміщення атомів - також одна з функцій живої речовини на планеті. Крім залучення в хімічні реакції, речовини переміщаються живими організмами і в просторі. Рослини виносять хімічні елементи з грунту на її поверхню, формуючи свої тіла часом до десятків метрів у висоту. Переміщують великі маси грунту і грунтів тварини, що риють. На далекі відстані розносять речовина літаючі організми. Ці процеси, помножені на час, виявляють грандіозні масштаби того, що відбувається. 

 102 

 Одна з найважливіших біогеохімічних функцій на Землі - деструкционная. Вона полягає в розкладанні створюваної біологічної продукції і повернення біогенних елементів в навколишнє середовище. У здійснення цього процесу включено величезна різноманітність живих організмів. Багато органічні сполуки (целюлоза, лігнін та ін.) мають високу міцність і стійкістю, вони не руйнуються в природі у відсутності редуцентов. На планеті постійно йде гігантська робота по мінералізації створеного органічної речовини. Паралельно протікає процес гуміфікації: частина проміжних продуктів розпаду в результаті діяльності різних груп організмів вступає в новий синтез, утворюючи гумус - складний комплекс речовин, багатих енергією. Гумус є основою грунтової родючості. Він розкладається певними мікроорганізмами дуже повільно і поступово, забезпечуючи сталість і надійність в постачанні рослин біогенними елементами. 

 Продукти мінералізації органічних речовин, розчиняючись в природних водах, багаторазово підсилюють їх хімічну активність в руйнуванні гірських порід. 

 Стабільність біосфери грунтується на біогеохімічних круговоротах речовин. 

 Глобальний біогеохімічний круговорот речовини являє собою систему складно переплетених циклів хімічних елементів. Круговороти планетарного масштабу створюються з незліченних циклічних переміщень атомів, рухомих життєдіяльністю організмів в окремих екосистемах, і тих переміщень, які викликаються причинами геологічного та ландшафтного характеру: поверхневий і підземний стік, вітрова ерозія, вулканізм, горотворення, рух морського дна і т.п. Розрізняють малі і великі кругообіги, тобто локальні та загальпланетарні. 

 Біологічні кругообіг характеризує неповна замкнутість. Частина хімічних елементів і їх сполук випадає із загальної циркуляції і скупчується поза живих організмів. Так поступово накопичувалися кисень і азот атмосфери, горючі копалини, осадові породи. Незамкнутість циклів може бути незначною, але помножена на геологічний час, вона призводить до глобальних ефектів, до изменеия стану і структури біосфери. Сучасна біосфера сильно відрізняється від біосфери минулих часів, коли, наприклад, панували тільки мікроорганізми, або коли складне життя була розвинена тільки в океані. 

 Головним для біосфери є цикл органічного вуглецю. 

 Біологічний цикл вуглецю визначається первинною продукцією організмів за рахунок фотосинтезу рослин і ціанобактерій, частково - хемосинтезуючих бактерій і 

 103 

 наступною деструкцією створеного органічної речовини усіма, як аеробними, так і анаеробними організмами. Кінцевий продукт деструкції - вуглекислий газ, що зв'язує цикл органічного вуглецю з неорганічним і з циклом кисню. Основні запаси вуглецю знаходяться у зв'язаному вигляді в осадових породах Землі (в основному в складі карбонатів), значна частина розчинена у водах океану, і відносно невелика частина присутня в складі повітря. Загальні пропорції вуглецю в літосфері, гідросфері і атмосфері, за уточненими розрахунками, 28570: 57: 1. 

 Таким чином, в біологічному кругообігу беруть участь лише долі відсотка від загальної його кількості на Землі. Атмосфера і гідросфера представляють обмінний фонд, звідки його черпають зелені рослини. Виділення вуглецю з надр Землі у складі вулканічних газів приблизно дорівнює швидкості занурення його вглиб літосфери у складі осадових порід, тобто великий геологічний цикл вуглецю урівноважений. З біологічних кругообігів на суші і в океані частина вуглецю надовго виводиться через недостатню швидкості деструкційних процесів. Так утворюються поклади горючих копалин, збагачення органічним вуглецем осадових порід і змикання великого і малого кругообігів. Тимчасовим резервуаром вуглецю є тіла довгоживучих організмів і запаси мертвої органіки (мортмасси), що не встигла розкластися, і грунтового гумусу. У рослинному покриві суші пов'язано 4,5 х 1011 т С, в грунті - 7 х 1011 т. Екосистеми можуть виявитися накопичувачами органічного вуглецю навіть при низькій продуктивності, все визначає відставання швидкості розкладання від швидкості створення органічної речовини. До таких екосистемам відносяться, наприклад, болота, мохові тундри, тайгові ліси з великим запасом підстилки. 

 Сумарна біомаса організмів залежить від кількості вуглецю, що бере участь в системі біологічного кругообігу. Відому регуляторну роль відіграє рослинність, яка здатна до деяких меж поглинати надлишок вуглекислого газу повітря і резервувати вуглець у своїх тілах, збільшуючи продуктивність і біомасу. Вуглекислий газ відноситься до парникових, і навіть невелике збільшення його вмісту в повітрі може помітно вплинути на середні температури і клімат Землі.

 Тому зменшення сумарної маси рослинності, особливо лісової, при сучасних масштабах антропогенного знищення лісів, загрожує підривом тонкого рівноваги в циклі органічного вуглецю, пов'язаного і з циклами багатьох інших речовин в біосфері. 

 104 

 Кисень. Знаходиться в основному в складі води і мінералів. Це найпоширеніший хімічний елемент на Землі. Вільний молекулярний кисень накопичується в біосфері як побічний продукт фотосинтезу і використовується на дихання організмів і окислення всіх недоокислених речовин на поверхні Землі. Розчинність кисню у воді невелика, його концентрація, при повному насиченні, в середньому в 21 разів нижче, ніж у повітрі. Резерву, наявного в повітряному середовищі, при припиненні фотосинтезу вистачило б не більше ніж на 2000 років. Накопичення О2 в атмосфері і гідросфері відбувається в результаті неповної замкнутості циклу вуглецю. Поховання органіки в осадових породах, вугіллі, торфі послужило основою підтримки обмінного фонду О2 в атмосфері. Сучасне людство посилено «працює» на зменшення запасів вільного кисню в біосфері. Цьому сприяє зведення лісів і безпрецедентне зв'язування О2 за рахунок спалювання палива промисловістю і транспортом. Воно досягло вже майже 14 млрд. т на рік, що становить майже тридцятих частина поставляється рослинністю кисню, тобто цілком порівнянно за масштабами з біосферними процесами. 

 Азот. Входить до складу найважливіших органічних молекул - ДНК, білків, ліпопротеїдів, АТФ, хлорофілу та ін Його загальне ставлення до вуглецю в біомасі становить 16:106. Недолік азоту часто є чинником, лімітуючим біологічну продукцію. Молекулярний азот атмосфери недоступний рослинам. Асиміляція ними азоту можлива тільки з його пов'язаних форм - аміаку, нітратів, сечовини. Біологічний кругообіг азоту тому цілком підтримується діяльністю бактерій. Багато хто з них мають здатність до фіксації атмосферного азоту. Цей процес вимагає великих витрат енергії на розрив міцних зв'язків між двома атомами азоту. Аммоніфіцірующіе бактерії, розкладаючи органічна речовина, переводять азот в аміачну форму, а що продовжують цей процес нітріфікатори окислюють його до нітритів і нітратів. Денітрифікуючі бактерії завершують цикл, звільняючи азот з нітратів і переводячи знову в молекулярну форму. Рослини, засвоюючи азот на потоці його перетворень бактеріями, не могли б існувати без бактеріальної системи цього кругообігу. 

 Незалежний від життєдіяльності бактерій механізм залучення молекулярного азоту в біологічні цикли - розряди блискавок, що сприяють виникненню аміаку і нітрату. Однак, ці процеси не заповнюють втрат при денітрифікації. Сучасна промисловість добрив фіксує азот атмосфери в кількостях, 

 105 

 перевищують природну азотфіксацию. Надлишки нітратів, що надходять через забруднення вод і продуктів харчування до людини, загрожують його здоров'ю. Діяльність людини все сильніше впливає на кругообіг азоту в природі. 

 Фосфор. Входить до складу нуклеїнових кислот, енергетичних молекул АТФ і АДФ, фосфоліпідів клітинних мембран, скелетних тканин тварин. Його середнє відношення до органічного вуглецю в біомасі становить 1: 106. Специфіка круговороту фосфору пов'язана з тим, що він не утворює летючих з'єднань і погано розчинний у воді. Джерелом доступного рослинам фосфору є в основному його вилуговування з підстилаючих грунту гірських порід. На суші з розкладається органіки сполуки фосфору повертаються в грунт, але частково вимиваються у водойми і, в кінцевому рахунку, в океан. У воді вони майже не залишаються в розчиненому вигляді, а захоронюються в опадах, переходячи в систему геологічного кругообігу. Дефіцит фосфору в центрах океанів - один з головних факторів, що лімітують продуктивності водоростей в фотіческом шарі. Але і біля берегів континентів в морських екосистемах життя розрахована на невисокі концентрації фосфору. У біосфері, по суті справи, здійснюється односпрямований потік фосфору з гірських порід суші в глибини океану, і обмінний фонд його в гідросфері дуже обмежений. Промислове виробництво фосфорних добрив підсилює надходження цього елемента, через змив з полів, в прісні водойми і є однією з головних причин їхньої бурхливої евтрофікації, а також загрожує порушенням природної рівноваги в морях. 

 Всі біогеохімічні цикли елементів пов'язані один з одним в загальну систему, оскільки атоми, що мають різну «долю» в атмосфері, гідросфері та літосфері, вступають один з одним у реакції, об'єднуючись в різних пропорціях у складі органічних молекул. 

 Всі хімічні елементи, які використовуються в процесах життєдіяльності організмів, здійснюють постійні переміщення, переходячи з живих тіл в з'єднання неживої природи і назад. Можливість багаторазового використання одних і тих же атомів робить життя на Землі практично вічної за умови постійного припливу потрібної кількості енергії. Проте форми життя змінюються і впливають на геологічну історію. 

 Історію Землі поділяють на три великі відрізка - архей (перші два мільярди років її існування), протерозою (наступні два мільярди років) і фанерозой, який почався близько 570 млн. років тому. У архее панували бактеріальні форми життя 

 106 

 за відсутності озонового екрану над Землею. Утворений в результаті фотосинтезу ціанобактерій кисень йшов на окислення відновлених і недоокислених з'єднань в атмосфері і гідросфері. У протерозої почалося накопичення вільного кисню, що призвело до розквіту аеробних еукаріотичних одноклітинних організмів (найпростіших і водоростей), а до кінця протерозою - і багатоклітинних форм. Фанерозой розпочався зі вибухового освіти багатоклітинних скелетних тварин, у виникненні яких велику роль зіграло подальше збільшення концентрації кисню в атмосфері і воді. Формування в результаті цього повноцінного озонового екрану зробило можливим вихід складних форм життя на сушу, виникнення рослинного покриву, зменшення зносу в океан продуктів ерозії. Майже 370 млн. років на суші шумлять ліси, але спочатку вони складалися з спорових рослин, а потім змінилися голосеменнимі і покритонасінних. Грунти з примітивних спочатку плівкових змінилися, під першими лісами, напівводних утвореннями, в анаеробних умовах яких йшло поховання деревини з подальшим перетворенням в кам'яні вугілля. У сучасних грунтах, що мають розвинений профіль, панують аеробні процеси розкладання органіки, йдуть активні процеси мінералізації і утворюються резерви гумусу. Життя на Землі, з одного боку, вічна, а з іншого - змінювана. 

 Процеси зміни біосфери багаторазово посилилися з виникненням і розвитком людського суспільства. Вони йдуть по наростаючій, швидко ускоряющимися темпами. Загрозливо збільшується ризик збоїв у природній саморегуляції стійкості біосфери. Перед сучасним людством постає питання про саморегуляції в мінливому світі, оскільки масштаби його негативного впливу на навколишнє середовище можна порівняти з біосферними процесами. У зв'язку з цим в центр уваги висувається ідея «сталого розвитку», проголошена в 1992 р. на Міжнародному форумі в Ріо-де-Жанейро. Світовій спільноті доводиться вирішувати завдання, за масштабами не мають собі рівних в історії людського суспільства. Стає зрозумілим, що людство може продовжувати розвиватися на планеті тільки за умови прийняття в розрахунок екологічних обмежень, на яких грунтується стабільність всієї біосфери. Міжнародні рекомендації всім державам - розвиток екологічної політики, в основу якої мають бути покладені: 

 1. сприяння відновленню ресурсів, гранично економного використання з них невідновних і перехід на технології. споживання в основному відновлюваних із суворим дотриманням норм їх вилучення; 2. жорсткі норми граничного забруднення середовища 

 107 

 з розвитком нових технологій, що сприяють зниженню цього забруднення; 3. охорону рідкісних екосистем і видів, збереження біологічного різноманіття планети, з достатньою мірою відповідальності за порушення. 

 Загалом питання стоїть про те, як вписати економічний розвиток суспільства в екологічні обмеження біосфери. Звідси виростає роль розвитку екологічної науки та екологічної освіти. Не порушувати природну рівновагу в такій грандіозній по складності природного системі як біосфера можна тільки добре знаючи закономірності її функціонування. Треба вміти визначати місткість середовища, встановлювати форми і межі допустимого впливу, чого не можна зробити без опори на фундамент знань, що збираються копіткою працею вчених. 

 Природно, що необхідною умовою сталого розвитку суспільства є досить висока екологічна культура населення. Ще в 1977 р. на Міжнародній конференції в Тбілісі було визнано необхідним і пріоритетним екологічне та природоохоронне просвітництво всіх соціальних і вікових груп населення, тобто «Безперервне екологічна освіта». 

 Вирішення екологічних проблем пов'язано, перш за все, з усвідомленням всім населенням планети масштабів екологічної катастрофи, важливості забезпечення екологічної безпеки, охорони природи і зміни всього стилю господарювання людства на Землі. У. І. Вернадський оптимістично зазначав наближення «ноосфери» - часу, коли біосферні процеси будуть регулюватися розумом людини. Глобальний вплив людини на біосферу вже наочно проявляється, і в основному негативно, але до розумної регуляції потужних природних сил поки ще далеко, хоча людство вже знає, в якому напрямку треба діяти. Очевидно, що це вимагає гігантських об'єднаних зусиль науки, економіки, політики і освіти. 

 Питання до лекції 8. 

 1. Що таке біосфера? У чому основна суть ідеї біосфери В. І. Вернадського? 

 2. Як сформувався газовий склад сучасної атмосфери? 

 3. Які зміни справила життя на планеті за час її існування? 

 4. У чому полягають головні механізми стійкості життя на Землі? 

 5. Чому для людства головним стає питання свого «сталого розвитку»? 

« Попередня
= Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "БІОСФЕРА"
  1. БІОСФЕРА
      Найбільшою екосистемою є біосфера - оболонка планети, заселена живими організмами (рис. 66). Товщина біосфери трохи більше 20 км (організми живуть над поверхнею суші не вище 6 км над рівнем моря, опускаються не глибше 15 км в товщу суші і 11 км в глиб океану), але основна маса живої речовини сконцентрована в приповерхневому шарі товщиною всього кілька десятків метрів :
  2.  Тема Основи вчення про біосферу
      Тема Основи вчення про
  3.  Антропогенний вплив на біосферу та його наслідки
      Антропогенний вплив на біосферу та його
  4.  Розділ Глобальні, регіональні та локальні проблеми біосфери
      Розділ Глобальні, регіональні та локальні проблеми
  5. ВИСНОВОК
      Мертва планета Земля покрита тонкою плівкою життя - біосферою, сформованої живими організмами за 4,5 млрд. років існування їх на планеті. Товщина біосфери становить близько 20 км, але основна маса живої речовини сконцентрована в шарі 50-100 м. У біосфері розрізняють три частини - атмосферу, гідросферу і літосферу. Життя - це потужна геологічна сила, яка перетворила Землю
  6.  Розділ Біосфера історія її становлення, розвитку та сучасний стан
      Розділ Біосфера історія її становлення, розвитку і сучасний
  7. 7.5. Ноосфера
      Уявлення про ноосферу як про певний етап розвитку біосфери, "сфері розуму", належать В.И.Вернадскому. Він писав про ноосферу як про новий геологічному явищі на планеті, при якому людина стає потужною геологічною силою, здатною своєю працею і думкою перебудовувати область свого життя, причому "... докорінно порівняно з тим, що було раніше ". У ноосферу, вважав
  8. ЖИВЕ І биокосное РЕЧОВИНА, ЇХ ВЗАІМОВОЗНІКНОВЕНІЕ І ПЕРЕРОДЖЕННЯ У круговерті речовини і.
      Біосфера, будучи глобальної екосистемою (Екосфера) як і будь екосистема складається з абіотичним і біотичної частини. Абиотическая частина представлена: * грунтом і стелить її породами до глибини, де в них є ще живі організми, що вступають у взаємодію з речовиною цих порід і фізичним середовищем порового простору; * атмосферним повітрям до висот, на яких можливі
  9. ОСНОВНІ ТЕНДЕНЦІЇ ЕВОЛЮЦІЇ БІОСФЕРИ. РОЛЬ ЛЮДИНИ В ЕВОЛЮЦІЇ БІОСФЕРИ. НООСФЕРА. ВЧЕННЯ В.І. ВЕРНАДСЬКОГО Про НООСФЕРУ.
      Вчення В.І. Вернадського про ноосферу, тобто сфері розуму, стало вінцем його наукової творчості. Ноосфера («ноо» - розум, «сфера розуму», «мисляча оболонка») - вища стадія розвитку біосфери. Це сфера взаємодії природи і суспільства, в межах якої розумна людська діяльність стає головним, визначальним чинником розвитку (Вікіпедія, т.18, с.103). Поняття «ноосфера»
  10. ВИСНОВОК
      На відміну від інших видів тварин, що населяють нашу планету, вид Homo sapiens - біосоціальний. У результаті більш високого рівня соціальної організації популяцій і здібності до накопичення знань він не тільки адаптується до зовнішнього середовища, а й адаптує навколишнє середовище, роблячи її більш зручною для свого життя. При цьому адаптація людиною навколишнього середовища в більшості випадків носить
  11. 7.1. Загальна характеристика біосфери
      Біосфера охоплює атмосферу до висоти 25-35 км (до озонового шару), земну кору суші до глибини 3 км (тут розташовані нафтогазоносні води з бактеріальним населенням), всю товщу океанів (до глибини 11 км). Основна життя в біосфері концентрується в значно більш тонкому шарі, так як з віддаленням від поверхні суші або океану її інтенсивність, вимірювана кількістю продуцируемого
  12. Теми рефератів
      1. Екологізація сучасної науки і практики: сутність, проблеми, підходи. 2. Проблема походження життя. 3. Соціальна екологія як наука. 4. Філософське значення спадщини Вернадського. 5. Концепція сталого розвитку. Рекомендована література 1. Вступ до філософії. -М.: ІПЛ, 1989. - Ч.2. 2. Канке В. А. Філософія. - М.: «ЛОГОС», 1997. 3. Вернадський В.І. Біосфера. -М.: 1967.
  13. Тема: ПРИРОДА ЯК ОБ'ЄКТ філософське осмислення
      План лекції 1. Поняття природи в контексті культури. 2. Природа як форма буття матерії. 3. Екологічна проблема: наукові соціально-філософські та етико-гуманістичні основи. Основні поняття Природа: 1) у широкому сенсі - все суще, весь світ в різноманітті його форм; поняття природи в цьому значенні стоїть в одному ряду з поняттями матерії, універсуму, Всесвіту, 2) у вужчому
  14. Круговорот біогенних елементів та їх модифікацій.
      Кількість неорганічних речовин, з яких автотрофи створюють органічні речовини в біосфері звичайно, але воно набуло властивість нескінченності через кругообіг речовин. Кругообіг речовин - багаторазове участь речовин в процесах, що протікають в атмосфері, гідросфері, літосфері в тому числі і в тих їх частинах, які входять до складу біосфери. Основних кругообігів речовин в
  15. § 43. СТРУКТУРА БІОСФЕРИ
      У біосфері розрізняють три частини. Атмосфера - газоподібна оболонка Землі, що складається з суміші різних газів, що тягнеться приблизно на 100 км (суворої верхньої межі атмосфери не існує). В атмосфері розрізняються наступні шари: - тропосфера - нижній 12-кілометровий шар, що впливає на погоду; в ній містяться зважені в повітрі водяні пари, що переміщаються при
  16. Контрольні питання для СРС 1.
      Що таке природокористування? 2. Розкрийте співвідношення понять «біосфера» і ноосфера ». 3. Що значить «панувати» над природою? Чи є людина «паном» по відношенню до природи? 4. Чи можна керувати природними процесами? 5. Дайте визначення понять «природне» і штучне »у взаємодії природи і суспільства: яке їх співвідношення? 6. Свідоме і стихійне під
© 2014-2020  ibib.ltd.ua