La mayor generalización en el complejo de las ciencias de la tierra (geología, geografía, geoquímica, biología) fue la doctrina de la biosfera, creada por el científico ruso V. I. Vernadsky. Habiendo comenzado su actividad científica (como geólogo) con el estudio de las rocas sedimentarias de la corteza terrestre, V. I. Vernadsky reveló el enorme papel de los organismos vivos en los complejos procesos geoquímicos de nuestro planeta. En 1926 se publicó su libro Biosfera. Este trabajo analiza en profundidad la compleja relación entre los organismos vivos y la naturaleza inanimada de la Tierra. Su obra se adelantó un poco a su tiempo. Solo en la segunda mitad del siglo XX, en el contexto de problemas ambientales exacerbados, se generalizó su teoría de la biosfera.
Un elemento importante de la enseñanza de V. I. Vernadsky sobre la biosfera es la idea de la estrecha dependencia de la biosfera de la actividad humana y su conservación como resultado de una actitud razonable del hombre hacia la naturaleza. El científico escribió:
La humanidad en su conjunto se convierte en una poderosa fuerza geológica. Ante él, ante su pensamiento y su obra, está la cuestión de la reestructuración de la biosfera en interés de la humanidad librepensadora en su conjunto. Este nuevo estado de la biosfera, al que nos estamos acercando sin darnos cuenta, es la noosfera. una
En la actualidad, la doctrina de la biosfera es la parte más importante de la ecología, directamente relacionada con los problemas de regulación de la interacción entre el hombre y la naturaleza.
Por primera vez el término "biosfera" fue utilizado por J. B. Lamarck a principios del siglo XIX. Posteriormente, se mencionó en el trabajo del geólogo austriaco E. Suess en 1875. Sin embargo, este concepto no fue desarrollado en detalle por estos científicos, sino que se utilizó de manera casual para designar el área de vida en la Tierra. Solo en las obras de V. I. Vernadsky se analiza en detalle y con cuidado, y se entiende como el "caparazón de la vida" en nuestro planeta.
biosfera Llamamos a la totalidad de todos los organismos vivos de nuestro planeta ya aquellas áreas de las capas geológicas de la Tierra que están habitadas por seres vivos y han estado expuestas a su influencia durante la historia geológica.
Los límites de la biosfera. Los organismos vivos están distribuidos de manera desigual en las capas geológicas de la Tierra: litosfera, hidrosfera y atmosfera(Figura 1). Por lo tanto, la biosfera ahora incluye la parte superior de la litosfera, toda la hidrosfera y la parte inferior de la atmósfera.
Arroz. una.El área de distribución de organismos en la biosfera:1 - el nivel de la capa de ozono, retrasando mucho Radiación ultravioleta; 2 - borde de nieve; 3 - suelo; 4 - animales que viven en cuevas; 5 - bacterias en aceite pozos
La litosfera es la capa sólida más externa de la Tierra. Su espesor varía entre 50 y 200 km. La distribución de la vida en él es limitada y disminuye bruscamente con la profundidad. La gran mayoría de las especies se concentran en la capa superior, que tiene varias decenas de centímetros de espesor. Algunas especies penetran a una profundidad de varios metros o decenas de metros (animales de madriguera: topos, gusanos, bacterias, raíces de plantas). La mayor profundidad a la que se han encontrado algunos tipos de bacterias es de 3 a 4 km (en aguas subterráneas y horizontes petrolíferos). La propagación de la vida en las profundidades de la litosfera se ve obstaculizada por varios factores. La penetración de las plantas es imposible debido a la falta de luz. Para todas las formas de vida, la densidad del medio y la temperatura, que aumentan con la profundidad, también sirven como obstáculos significativos. En promedio, el aumento de temperatura es de unos 3 °C por cada 100 m, por lo que la profundidad de tres kilómetros se considera el límite inferior de la distribución de la vida en la litosfera (donde la temperatura alcanza unos +100 °C).
Hidrosfera- la capa de agua de la Tierra, es una colección de océanos, mares, lagos y ríos. A diferencia de la litosfera y la atmósfera, los organismos vivos la dominan por completo. Incluso en el fondo del Océano Mundial, a profundidades de unos 12 km, se encontraron varios tipos de seres vivos (animales, bacterias). Sin embargo, la mayoría de las especies habitan la hidrosfera dentro de los 150 a 200 m de la superficie. Esto se debe al hecho de que la luz penetra hasta tal profundidad. Y en consecuencia, en los horizontes inferiores es imposible la existencia de plantas y de muchas especies que dependen de las plantas para su nutrición. La propagación de organismos a grandes profundidades está asegurada por la constante "lluvia" de excrementos, los restos de organismos muertos que caen de las capas superiores, así como por la depredación. Los hidrobiontes viven tanto en agua dulce como salada y se dividen en 3 grupos según su hábitat:
1) plancton: organismos que viven en la superficie de los cuerpos de agua y se mueven pasivamente debido al movimiento del agua;
2) nekton - moviéndose activamente en la columna de agua;
3) bentos: organismos que viven en el fondo de los cuerpos de agua o excavan en el limo.
Atmósfera- la capa gaseosa de la Tierra, que tiene una determinada composición química: alrededor del 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, 1 - argón y 0,03% de dióxido de carbono. La biosfera incluye solo las capas más bajas de la atmósfera. La vida en ellos no puede existir sin conexión directa con la litosfera y la hidrosfera. Las grandes plantas leñosas alcanzan varias decenas de metros de altura, colocando sus copas hacia arriba. Los animales voladores se elevan cientos de metros: insectos, pájaros, murciélagos. Algunas especies de aves rapaces se elevan de 3 a 5 km sobre la superficie de la Tierra, en busca de sus presas. Finalmente, las corrientes de aire ascendentes transportan pasivamente bacterias, esporas de plantas, hongos y semillas decenas de kilómetros hacia arriba. Sin embargo, todos los organismos voladores enumerados o las bacterias introducidas están solo temporalmente en la atmósfera. No hay organismos viviendo permanentemente en el aire.
Se considera que el límite superior de la biosfera es la capa de ozono, ubicada a una altitud de 30 a 50 km sobre la superficie de la Tierra. Protege toda la vida en nuestro planeta de la poderosa radiación solar ultravioleta, absorbiendo en gran medida estos rayos. Por encima de la capa de ozono, la existencia de vida es imposible.
Por lo tanto, la mayor parte de las especies de organismos vivos se concentra en los límites de la atmósfera y la litosfera, la atmósfera y la hidrosfera, formando una "película de vida relativamente delgada" en la superficie de nuestro planeta.
Estructura y funcionamiento de la biosfera. Biosfera - esto es sistema ecologico mundial, que consiste en muchos ecosistemas de rango inferior, biogeocenosis, cuya interacción entre sí determina su integridad. De hecho, las biogeocenosis no existen de forma aislada: existen conexiones y relaciones directas entre ellas. Por ejemplo, en las biogeocenosis acuáticas, las sustancias minerales y orgánicas son arrastradas desde los ecosistemas terrestres por el viento, la lluvia y el deshielo. Puede haber un movimiento de organismos de una biogeocenosis a otra (por ejemplo, migraciones estacionales de animales). Y, por último, todos están unidos por la atmósfera terrestre, que sirve como reservorio común para los seres vivos. Recibe oxígeno (liberado por las plantas durante la fotosíntesis) y dióxido de carbono (formado durante la respiración de los organismos aeróbicos). Las plantas de todos los ecosistemas extraen dióxido de carbono de la atmósfera, que necesitan en el proceso de fotosíntesis, y todos los organismos que respiran reciben oxígeno.
La existencia de la biosfera se basa en la circulación continua de sustancias, cuya base energética es la luz solar (Fig. 2).
Arroz. 2.Esquema de ciclicidad biogeoquímica en la biosfera. A la derechaen el diagrama, una sección de suelo sódico-podzólico bajo coníferas bosque
La circulación de sustancias en la naturaleza entre materia viva y no viva es uno de los rasgos más característicos de la biosfera. El ciclo biológico es la migración biogénica de átomos del medio ambiente a los organismos y de los organismos al medio ambiente. La biomasa también realiza otras funciones:
1) gas: intercambio constante de gases con el entorno externo debido a la respiración de los organismos vivos y la fotosíntesis de las plantas;
2) concentración: migración biogénica constante de átomos a organismos vivos y, después de su muerte, a la naturaleza inanimada;
3) redox - intercambio de materia y energía con el ambiente externo. Durante la disimilación, las sustancias orgánicas se oxidan, durante la asimilación, se utiliza la energía del ATP;
4) transformaciones bioquímicas - químicas de sustancias que forman la base de la vida del organismo.
