كان التعميم الأكبر في مجمع علوم الأرض (الجيولوجيا ، والجغرافيا ، والكيمياء الجيولوجية ، والبيولوجيا) هو عقيدة المحيط الحيوي ، التي أنشأها العالم الروسي في.أ. فيرنادسكي. بعد أن بدأ نشاطه العلمي (كجيولوجي) بدراسة الصخور الرسوبية لقشرة الأرض ، كشف V. I. Vernadsky عن الدور الهائل للكائنات الحية في العمليات الجيوكيميائية المعقدة لكوكبنا. في عام 1926 ، تم نشر كتابه Biosphere. يحلل هذا العمل بعمق العلاقة المعقدة بين الكائنات الحية والطبيعة غير الحية للأرض. كان عمله متقدمًا إلى حد ما على وقته. فقط في النصف الثاني من القرن العشرين ، على خلفية المشاكل البيئية المتفاقمة ، انتشرت نظريته عن المحيط الحيوي.
أحد العناصر المهمة في تعاليم V. I. Vernadsky حول المحيط الحيوي هو فكرة الاعتماد الوثيق للمحيط الحيوي على النشاط البشري والحفاظ عليه كنتيجة لموقف معقول للإنسان تجاه الطبيعة. كتب العالم:
تصبح البشرية ككل قوة جيولوجية قوية. أمامه ، قبل فكره وعمله ، كانت مسألة إعادة هيكلة المحيط الحيوي لصالح البشرية ذات التفكير الحر ككل. هذه الحالة الجديدة للمحيط الحيوي ، التي نقترب منها دون أن نلاحظها ، هي الغلاف النووي. واحد
في الوقت الحاضر ، تعد عقيدة المحيط الحيوي أهم جزء في علم البيئة ، وهو مرتبط ارتباطًا مباشرًا بمشكلات تنظيم التفاعل بين الإنسان والطبيعة.
لأول مرة استخدم مصطلح "المحيط الحيوي" من قبل جيه بي لامارك في بداية القرن التاسع عشر. في وقت لاحق ، تم ذكره في عمل الجيولوجي النمساوي E. Suess في عام 1875. ومع ذلك ، لم يتم تطوير هذا المفهوم بالتفصيل من قبل هؤلاء العلماء ، ولكن تم استخدامه بشكل عرضي لتحديد منطقة الحياة على الأرض. فقط في أعمال V. I. Vernadsky يتم تحليلها بالتفصيل وبعناية ، وتُفهم على أنها "قذيفة الحياة" على كوكبنا.
المحيط الحيوياستدعاء مجموع جميع الكائنات الحية على كوكبنا وتلك المناطق من الأصداف الجيولوجية للأرض التي يسكنها كائنات حية وتعرضت لتأثيرها خلال التاريخ الجيولوجي.
حدود المحيط الحيوي.الكائنات الحية موزعة بشكل غير متساو في القذائف الجيولوجية للأرض: الغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الجوي(رسم بياني 1). لذلك ، فإن المحيط الحيوي يشمل الآن الجزء العلوي من الغلاف الصخري ، والغلاف المائي بأكمله والجزء السفلي من الغلاف الجوي.
أرز. واحد.مجال توزيع الكائنات الحية في المحيط الحيوي:1- مستوى طبقة الأوزون شديد التأخير الأشعة فوق البنفسجية 2 - حدود الثلج ؛ 3 - التربة 4 - الحيوانات التي تعيش في الكهوف ؛ 5 - البكتريا في الزيت آبار
الغلاف الصخري هو القشرة الخارجية الصلبة للأرض. يتراوح سمكها بين 50-200 كم. توزيع الحياة فيها محدود ويتناقص بشكل حاد مع العمق. تتركز الغالبية العظمى من الأنواع في الطبقة العليا ، التي يبلغ سمكها عدة عشرات من السنتيمترات. تخترق بعض الأنواع لعمق يصل إلى عدة أمتار أو عشرات الأمتار (حيوانات الجحور - حيوانات الخلد والديدان والبكتيريا وجذور النباتات). أكبر عمق تم العثور فيه على بعض أنواع البكتيريا هو 3-4 كيلومترات (في المياه الجوفية والآفاق الحاملة للنفط). انتشار الحياة في أعماق الغلاف الصخري يعوقه عوامل مختلفة. لا يمكن اختراق النباتات بسبب قلة الضوء. بالنسبة لجميع أشكال الحياة ، فإن كثافة الوسط ودرجة الحرارة ، التي تزداد مع العمق ، تعمل أيضًا كعقبات كبيرة. في المتوسط ، تبلغ الزيادة في درجة الحرارة حوالي 3 درجات مئوية لكل 100 متر ، وهذا هو السبب في أن عمق الثلاثة كيلومترات يعتبر الحد الأدنى لتوزيع الحياة في الغلاف الصخري (حيث تصل درجة الحرارة إلى حوالي +100 درجة مئوية).
المحيط المائي- قشرة الأرض المائية ، عبارة عن مجموعة من المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار. على عكس الغلاف الصخري والغلاف الجوي ، تتقنه الكائنات الحية تمامًا. حتى في قاع المحيط العالمي ، على أعماق حوالي 12 كم ، تم العثور على أنواع مختلفة من الكائنات الحية (الحيوانات والبكتيريا). ومع ذلك ، فإن غالبية الأنواع تعيش في الغلاف المائي في نطاق 150-200 متر من السطح. هذا يرجع إلى حقيقة أن الضوء يخترق هذا العمق. وبالتالي ، في الآفاق الدنيا ، من المستحيل وجود النباتات والعديد من الأنواع التي تعتمد على النباتات في التغذية. يتم ضمان انتشار الكائنات الحية في أعماق كبيرة من خلال "المطر" المستمر للفضلات ، وبقايا الكائنات الميتة التي تسقط من الطبقات العليا ، وكذلك الافتراس. تعيش Hydrobionts في كل من المياه العذبة والمالحة وتنقسم إلى 3 مجموعات حسب بيئتها:
1) العوالق - الكائنات الحية التي تعيش على سطح المسطحات المائية وتتحرك بشكل سلبي بسبب حركة الماء ؛
2) نيكتون - تتحرك بنشاط في عمود الماء ؛
3) القاع - الكائنات الحية التي تعيش في قاع المسطحات المائية أو تحفر في الطمي.
أَجواء- القشرة الغازية للأرض ، والتي لها تركيبة كيميائية معينة: حوالي 78٪ نيتروجين ، 21٪ أكسجين ، 1 - أرجون و 0.03٪ ثاني أكسيد كربون. يشمل الغلاف الحيوي فقط الطبقات الدنيا من الغلاف الجوي. لا يمكن أن توجد الحياة فيها دون اتصال مباشر بالغلاف الصخري والغلاف المائي. يصل ارتفاع النباتات الخشبية الكبيرة إلى عدة عشرات من الأمتار ، وتضع تيجانها لأعلى. ترتفع الحيوانات الطائرة مئات الأمتار - الحشرات والطيور والخفافيش. ترتفع بعض أنواع الطيور الجارحة بمقدار 3-5 كيلومترات فوق سطح الأرض ، بحثًا عن فريستها. أخيرًا ، تحمل التيارات الهوائية الصاعدة بشكل سلبي البكتيريا وجراثيم النباتات والفطريات والبذور عشرات الكيلومترات إلى الأعلى. ومع ذلك ، فإن جميع الكائنات الطائرة المدرجة أو البكتيريا المدخلة موجودة بشكل مؤقت فقط في الغلاف الجوي. لا توجد كائنات حية تعيش بشكل دائم في الهواء.
تعتبر الحدود العليا للغلاف الحيوي هي طبقة الأوزون ، وتقع على ارتفاع 30 إلى 50 كم فوق سطح الأرض. إنه يحمي كل أشكال الحياة على كوكبنا من الأشعة فوق البنفسجية القوية ، ويمتص هذه الأشعة إلى حد كبير. فوق طبقة الأوزون ، وجود الحياة مستحيل.
وهكذا ، يتركز الجزء الرئيسي من أنواع الكائنات الحية على حدود الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف الجوي والغلاف المائي ، مما يشكل "طبقة رقيقة من الحياة" نسبيًا على سطح كوكبنا.
هيكل وعمل المحيط الحيوي.المحيط الحيوي - هذا هو النظام البيئي العالمي، التي تتكون من العديد من النظم البيئية ذات الرتبة الأدنى ، التكاثر الحيوي ، والتي يحدد تفاعلها مع بعضها البعض سلامتها. في الواقع ، لا توجد التكوينات الحيوية في عزلة - فهناك روابط وعلاقات مباشرة بينهما. على سبيل المثال ، في التكاثر الحيوي المائي ، يتم تنفيذ المواد المعدنية والعضوية من النظم البيئية الأرضية عن طريق الرياح والأمطار والمياه الذائبة. قد يكون هناك انتقال للكائنات الحية من التكاثر الحيوي إلى آخر (على سبيل المثال ، هجرات الحيوانات الموسمية). وأخيرًا ، يتحد الجميع من خلال الغلاف الجوي للأرض ، والذي يعمل بمثابة خزان مشترك للكائنات الحية. يتلقى الأكسجين (الذي تطلقه النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي) وثاني أكسيد الكربون (يتشكل أثناء تنفس الكائنات الهوائية). تقوم النباتات في جميع النظم البيئية بسحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ، وهو ما تحتاجه في عملية التمثيل الضوئي ، وتتلقى جميع الكائنات الحية الأكسجين.
يعتمد وجود المحيط الحيوي على الدوران المستمر للمواد ، التي أساسها الطاقة هو ضوء الشمس (الشكل 2).
أرز. 2.مخطط الدورة الكيميائية الجيوكيميائية في المحيط الحيوي. على اليمينفي الرسم البياني ، قسم من التربة الرديئة البودزوليك تحت الصنوبريات غابة
يعد تداول المواد في الطبيعة بين المواد الحية وغير الحية أحد أكثر السمات المميزة للمحيط الحيوي. الدورة البيولوجية هي الهجرة الحيوية للذرات من البيئة إلى الكائنات الحية ومن الكائنات الحية إلى البيئة. تؤدي الكتلة الحيوية أيضًا وظائف أخرى:
1) الغاز - التبادل المستمر للغازات مع البيئة الخارجية بسبب تنفس الكائنات الحية والتمثيل الضوئي للنبات ؛
2) التركيز - الهجرة الحيوية المستمرة للذرات إلى كائنات حية ، وبعد موتها - إلى الطبيعة غير الحية ؛
3) الأكسدة والاختزال - تبادل المادة والطاقة مع البيئة الخارجية. أثناء التبديد ، تتأكسد المواد العضوية ؛ أثناء الاستيعاب ، يتم استخدام طاقة ATP ؛
4) الكيمياء الحيوية - التحولات الكيميائية للمواد التي تشكل أساس حياة الكائن الحي.
