Учение о биосфере

Центральной идеей современной экологии, вокруг которой формируется ее теоретическое ядро, является учение В.И. Вернадского о биосфере.

Термин «биосфера» впервые был введен Э. Зюссом в 1875 г. Развернутое учение о биосфере создано В.И. Вернадским в 1926 г.

Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью всех живых организмов.

Другими словами, биосфера – это область распространения живого.

Биосфера – глобальная экосистема Земли и состоит из систем более низкого ранга. В состав биосферы входит нижняя часть атмосферы, верхняя часть литосферы, гидросфера и сами живые организмы. Верхняя граница жизни в атмосфере достигает примерно 25—30 км, нижняя граница в земной коре проходит на глубине 3 км. Гидросфера входит в состав биосферы полностью. Таким образом, «пленка жизни» на Земле достаточно тонкая и достигает всего лишь около 30 км. Она ограничена интенсивным потоком губительных ультрафиолетовых лучей за пределами озонового слоя в тропосфере и высокой температурой земных недр (на глубине 3 км она может достигать 100 ⁰ С).

Основные положения учения о биосфере следующие:

1. Главной частью биосферы являются живые организмы. Вернадский В.И. впервые показал и доказал, что состояние земной коры Земли находится всецело под влиянием живых организмов и определяется ими.

2. Биосфера – результат взаимодействия живой и неживой природы. С одной стороны, биосфера – это среда жизни (за ее пределами жизнь невозможна), с другой стороны – продукт жизнедеятельности живых организмов (первоначальные характеристики оболочек Земли – атмосферы, гидросферы и литосферы в значительной степени изменены за время биологической эволюции).

3. Биосфера – сложноорганизованная и четко функционирующая система. Случайного и хаотичного в природе нет.

4. Биосфера – создание и Земли, и Космоса, т.е. возникновение жизни и появление биосферы – закономерный этап развития звездных систем.

5. Биосфера – это область превращения космической энергии, что проявляется в процессе фотосинтеза. Фотосинтез позволяет аккумулировать солнечную энергию в форме энергии химических связей. В результате осуществления фотосинтеза биосфера обладает огромной свободной энергией.

6. Главная функция биосферы – это поддержание жизни. Эта функция осуществляется при помощи фотосинтеза и круговорота веществ.

Классификация веществ, входящих в биосферу, по их функциональной роли:

1) Живое вещество – совокупность всех живых организмов биосферы.

2) Косное вещество – неживое вещество, образованное без участия живых организмов.

3) Биокосное – косное вещество, преобразованное живыми организмами (ил, кора выветривания, вода, почва).

4) Биогенное – вещество, созданное живыми организмами в процессе их жизнедеятельности (топливные минеральные ресурсы, известняки и т.д.).

5) Вещество радиоактивного распада.

6) Рассеянные атомы земного вещества и космических излучений.

7) Вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

Живое вещество. Функции живого вещества.

Центральным звеном учения о биосфере является концепция живого вещества. В.И. Вернадский считал, что живые организмы должны изучаться как единое целое. По отдельности значение и роль каждого организма невелика, но все вместе живые организмы являются мощным фактором, преобразующим и формирующим облик планеты.

Живое вещество в биосфере выполняет огромную работу. Она проявляется в двух формах: химической и механической. Химическая работа связана с построением тела и перевариванием пищи. Благодаря этой форме работы идет постоянный обмен веществом и энергией организмов с окружающей средой. Скорость этого обмена достаточно высока. Например, в пшенице полная смена атомов фосфора происходит за 15 суток, кальция – за 1,5 суток. В течение жизни человека через его организм проходит 75 т воды, 17 т углеводов, 2,5 т белков, 1,3 т жиров.

Механическая работа заключается в перемещении неживого вещества организмами в процессе их жизнедеятельности и перемещении самого живого вещества. Благодаря механической работе осуществляется круговорот веществ.

Живое вещество в биосфере выполняет ряд функций:

Энергетическая – основная планетарная функция живого вещества. Она заключается в улавливании, связывании и запасании солнечной энергии, идущей затем на поддержание других процессов в биосфере.

Средообразующая – живые организмы преобразуют среду своего обитания или поддерживают ее в таком состоянии, которое удовлетворяет условиям существования живых организмов.

Газовая – обеспечивает газовый состав биосферы, обуславливает миграцию и превращение газов.

Концентрационная – избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных химических соединений. Так, литотамниевые водоросли накапливают в своих телах до 10 % магния, асцидии – до 15 % ванадия.

Деструктивная – выражается в разрушении органических остатков и вовлечении высвободившихся веществ в круговорот.

Транспортная – заключается в перемещении вещества в биосфере во всех направлениях.