Najväčším zovšeobecnením v komplexe vied o Zemi (geológia, geografia, geochémia, biológia) bola doktrína biosféry, ktorú vytvoril ruský vedec V. I. Vernadskij. V. I. Vernadsky začal svoju vedeckú činnosť (ako geológ) štúdiom sedimentárnych hornín zemskej kôry a odhalil obrovskú úlohu živých organizmov v zložitých geochemických procesoch našej planéty. V roku 1926 vyšla jeho kniha Biosféra. Táto práca hlboko analyzuje zložitý vzťah medzi živými organizmami a neživou prírodou Zeme. Jeho tvorba trochu predbehla dobu. Až v druhej polovici 20. storočia sa na pozadí vyhrotených environmentálnych problémov rozšírila jeho teória biosféry.
Dôležitým prvkom učenia V. I. Vernadského o biosfére je myšlienka úzkej závislosti biosféry od ľudskej činnosti a jej zachovania v dôsledku rozumného postoja človeka k prírode. Vedec napísal:
Ľudstvo ako celok sa stáva mocnou geologickou silou. Pred ním, pred jeho myšlienkou a prácou je otázka reštrukturalizácie biosféry v záujme slobodne zmýšľajúceho ľudstva ako celku. Tento nový stav biosféry, ku ktorému sa približujeme bez toho, aby sme si to všimli, je noosféra. jeden
V súčasnosti je doktrína biosféry najdôležitejšou súčasťou ekológie, ktorá priamo súvisí s problémami regulácie interakcie medzi človekom a prírodou.
Prvýkrát termín „biosféra“ použil J. B. Lamarck na začiatku 19. storočia. Neskôr to bolo spomenuté v práci rakúskeho geológa E. Suessa v roku 1875. Tento koncept však títo vedci podrobne nerozvinuli, ale náhodne sa používal na označenie oblasti života na Zemi. Len v dielach V. I. Vernadského je podrobne a starostlivo analyzovaný a je chápaný ako „škrupina života“ na našej planéte.
biosféra nazývame súhrn všetkých živých organizmov našej planéty a tie oblasti geologických schránok Zeme, ktoré sú obývané živými bytosťami a boli vystavené ich vplyvu počas geologickej histórie.
Hranice biosféry.Živé organizmy sú v geologických obaloch Zeme rozmiestnené nerovnomerne: litosféra, hydrosféra a atmosféra(obr. 1). Preto biosféra teraz zahŕňa hornú časť litosféry, celú hydrosféru a spodnú časť atmosféry.
Ryža. jeden.Oblasť distribúcie organizmov v biosfére:1 - úroveň ozónovej vrstvy, ťažké oneskorenie ultrafialové žiarenie; 2 - snehová hranica; 3 - pôda; 4 - zvieratá žijúce v jaskyniach; 5 - baktérie v oleji studne
Litosféra je najvzdialenejší pevný obal Zeme. Jeho hrúbka sa pohybuje od 50 do 200 km. Rozloženie života v ňom je obmedzené a s hĺbkou prudko klesá. Prevažná väčšina druhov je sústredená v hornej vrstve, ktorá je hrubá niekoľko desiatok centimetrov. Niektoré druhy prenikajú do hĺbky niekoľkých metrov až desiatok metrov (hrabajúce sa živočíchy – krtky, červy; baktérie; korene rastlín). Najväčšia hĺbka, v ktorej boli nájdené niektoré druhy baktérií, je 3 – 4 km (v podzemných vodách a horizontoch ložísk ropy). Šíreniu života do hlbín litosféry bránia rôzne faktory. Prenikanie rastlín je nemožné kvôli nedostatku svetla. Pre všetky formy života sú významnou prekážkou aj hustota média a teplota, ktoré s hĺbkou narastajú. Priemerný nárast teploty je asi 3 ° C na každých 100 m. Preto je trojkilometrová hĺbka považovaná za spodnú hranicu distribúcie života v litosfére (kde teplota dosahuje okolo +100 ° C).
Hydrosféra- vodný obal Zeme, je súhrn oceánov, morí, jazier a riek. Na rozdiel od litosféry a atmosféry ho úplne ovládajú živé organizmy. Dokonca aj na dne Svetového oceánu, v hĺbkach asi 12 km, sa našli rôzne druhy živých bytostí (zvieratá, baktérie). Väčšina druhov však obýva hydrosféru do 150–200 m od povrchu. Je to spôsobené tým, že svetlo preniká do takej hĺbky. V dôsledku toho je v nižších horizontoch nemožná existencia rastlín a mnohých druhov, ktoré sú závislé na výžive rastlín. Šírenie organizmov vo veľkých hĺbkach zabezpečuje neustály „dážď“ exkrementov, zvyšky mŕtvych organizmov padajúce z horných vrstiev, ako aj predácia. Hydrobionty žijú v sladkej aj slanej vode a sú rozdelené do 3 skupín podľa ich biotopu:
1) planktón - organizmy žijúce na povrchu vodných útvarov a pasívne sa pohybujúce v dôsledku pohybu vody;
2) nektón - aktívne sa pohybuje vo vodnom stĺpci;
3) bentos - organizmy, ktoré žijú na dne vodných útvarov alebo sa zahrabávajú do bahna.
Atmosféra- plynný obal Zeme, ktorý má určité chemické zloženie: asi 78% dusíka, 21% kyslíka, 1 - argón a 0,03% oxidu uhličitého. Biosféra zahŕňa iba najnižšie vrstvy atmosféry. Život v nich nemôže existovať bez priameho spojenia s litosférou a hydrosférou. Veľké dreviny dosahujú výšku niekoľko desiatok metrov, koruny umiestňujú nahor. Lietajúce zvieratá stúpajú stovky metrov - hmyz, vtáky, netopiere. Niektoré druhy dravých vtákov stúpajú 3-5 km nad povrch Zeme a dávajú pozor na svoju korisť. Nakoniec stúpajúce prúdy vzduchu pasívne prenášajú baktérie, spóry rastlín, huby a semená desiatky kilometrov nahor. Všetky uvedené lietajúce organizmy alebo zavlečené baktérie sú však v atmosfére len dočasne. Vo vzduchu nie sú trvalo žijúce organizmy.
Za hornú hranicu biosféry sa považuje ozónová vrstva, ktorá sa nachádza vo výške 30 až 50 km nad povrchom Zeme. Chráni všetok život na našej planéte pred silným ultrafialovým slnečným žiarením, pričom tieto lúče do značnej miery pohlcuje. Nad ozónovou vrstvou je existencia života nemožná.
Hlavná časť druhov živých organizmov sa teda sústreďuje na hraniciach atmosféry a litosféry, atmosféry a hydrosféry, pričom na povrchu našej planéty vytvára relatívne „tenký film života“.
Štruktúra a fungovanie biosféry. Biosféra - toto je globálny ekologický systém, pozostávajúce z mnohých ekosystémov nižšej úrovne, biogeocenóz, ktorých vzájomná interakcia určuje jeho integritu. Biogeocenózy skutočne neexistujú izolovane – existujú medzi nimi priame súvislosti a vzťahy. Napríklad vo vodných biogeocenózach sú minerálne a organické látky prenášané z suchozemských ekosystémov vetrom, dažďom a roztopenou vodou. Môže dôjsť k pohybu organizmov z jednej biogeocenózy do druhej (napríklad sezónne migrácie zvierat). A napokon všetkých spája zemská atmosféra, ktorá slúži ako spoločný rezervoár pre živé bytosti. Prijíma kyslík (uvoľňujú ho rastliny pri fotosyntéze) a oxid uhličitý (vzniká pri dýchaní aeróbnych organizmov). Rastliny všetkých ekosystémov čerpajú z atmosféry oxid uhličitý, ktorý potrebujú v procese fotosyntézy a kyslík prijímajú všetky dýchajúce organizmy.
Existencia biosféry je založená na nepretržitom obehu látok, ktorých energetickým základom je slnečné svetlo (obr. 2).
Ryža. 2.Schéma biogeochemickej cyklickosti v biosfére. Napravov diagrame je rez sodno-podzolovou pôdou pod ihličnatými les
Obeh látok v prírode medzi živou a neživou hmotou je jedným z najcharakteristickejších znakov biosféry. Biologický cyklus je biogénna migrácia atómov z prostredia do organizmov a z organizmov do prostredia. Biomasa plní aj ďalšie funkcie:
1) plyn - neustála výmena plynu s vonkajším prostredím v dôsledku dýchania živých organizmov a fotosyntézy rastlín;
2) koncentrácia - neustála biogénna migrácia atómov do živých organizmov a po ich smrti - do neživej prírody;
3) redox - výmena hmoty a energie s vonkajším prostredím. Pri disimilácii dochádza k oxidácii organických látok, pri asimilácii sa využíva energia ATP;
4) biochemické - chemické premeny látok, ktoré tvoria základ života organizmu.
