Biyosfer sistemi maddi kültürde önemlidir. Biyosferin işlevleri

1 Biyosferin genel özellikleri

Biyosfer, tüm canlı organizmaları ve gezegenin bu organizmalarla sürekli alışveriş halinde olan maddesini içeren, Dünya'nın dördüncü kabuğudur. Biyosfer, Dünya üzerindeki canlı organizmaların varoluş alanıdır. Biyosferin bir yaşam alanı olduğuna dair ilk fikirler Fransız doğa bilimci J.B. Lamarck. Kelimenin tam anlamıyla biyosfer yaşam alanıdır, çünkü “bios” hayattır ve “sphaira” bir top, küredir. Bu terim ilk kez 1875 yılında Avusturyalı jeolog Eduard Suess tarafından ortaya atılmıştır.

Biyosfer hakkındaki modern fikirler Ukraynalı bilim adamı V.I. Vernadsky tarafından önce ayrı makalelerde, ardından Charles Üniversitesi'nde (Prag) ve Sorbonne'da (Paris) verilen derslerde anlatıldı. Vernadsky'nin geliştirdiği ilkeler 1926'da yayınlanan Biyosfer kitabında özetlendi.

Vernadsky'nin öğretisinin özü, gezegenin görünümünü dönüştüren canlı maddenin ayrıcalıklı rolünün tanınmasında yatmaktadır. Vernadsky, Dünya'nın yüzeyini, gelişimi büyük ölçüde canlı organizmaların faaliyetleriyle belirlenen bir tür kabuk olarak görüyordu. Vernadsky, canlı organizmaların Dünya'nın görünümünü şekillendiren tüm jeolojik süreçler üzerinde belirleyici bir etkiye sahip olduğunu kanıtladı. Canlı organizmaların hayati aktivitesi, atmosferin kimyasal bileşimini, hidrosferdeki tuz konsantrasyonunu, toprak oluşumunu ve diğer süreçleri belirler. Canlı organizmalar yalnızca çevre koşullarına uyum sağlamakla kalmaz, aynı zamanda onları aktif olarak değiştirir. Güneş'in ışınım enerjisini yakalayıp dönüştüren ve dünyamızın sonsuz çeşitliliğini yaratan canlı organizmalardır.

Biyosferin en önemli özelliği, Güneş'in ışınım enerjisinin neden olduğu ve organizmaların metabolizması, büyümesi ve çoğalması sürecinde ortaya çıkan kimyasal element atomlarının biyojenik göçüdür. (Başka bir deyişle, canlı maddenin güneş ışınlarının enerjisini potansiyele, ardından biyokimyasal süreçlerin kinetik enerjisine dönüştürdüğünü söyleyebiliriz.) Biyosferdeki atomların biyojenik göçü 2 biyokimyasal prensibe dayanmaktadır: Maksimum arzu yaşamın tezahürü (“her yerde bulunma”) (canlı maddelerin hızlı bir şekilde boş alan geliştirme yeteneği) ve organizmaların hayatta kalmasını sağlar, bu da biyojenik göçün kendisini sağlar.

Vernadsky'nin öğretisinin bir diğer önemli yönü, canlı ve cansız maddelerin koordineli etkileşiminde, organizmaların ve çevrenin karşılıklı uyarlanabilirliğinde ortaya çıkan biyosferin organizasyonu hakkında geliştirdiği fikirdir.

Biyosfer, atmosferin alt kısmını (ozon tabakasına kadar - 20-25 km yükseklikte), hidrosferin tamamını ve litosferin üst kısmını yani yaşamın ve canlı organizmaların bulunduğu alanı içerir. Şu anda biyosferin üst sınırının Dünya yüzeyinden yaklaşık 85 km yükseklikte yer aldığı kabul edilmektedir, çünkü bu yükseklikte (stratosferde) mikroorganizma sporları gizli (gizli, uyuyan) bir ortamda bulunur. durum. Biyosferin alt sınırı, sıcaklığın 100 0 C'ye ulaştığı litosferin derinliklerinde bulunur ve 1,5-2 km ve 7-8 km derinlikte (kaya türüne bağlı olarak) bulunur. Son kanıtlar, bazı bakterilerin nükleer reaktörlerde mutlak sıfırdan +180 0 C'ye kadar sıcaklıklarda, vakumda var olabileceğini göstermektedir.

Biyosferdeki canlı maddenin toplam kütlesi 2,42 trilyon tondur (2,42∙10 12 ton; biyosferin kütlesi 10 19 ton), bu da Dünya'nın en hafif kabuğu olan atmosferin kütlesinden 2 bin kat daha azdır (5,15). * 10 15 ton), yer kabuğunun kütlesinden 10 milyon kat daha az, Dünya kütlesinden bir milyar kat daha az (6 * 10 21 ton). Bitki biyokütlesi (fitokütle) 2,4*10 12 ton, hayvan ve mikroorganizmaların biyokütlesi (zooma ve bakteriyokütle) 0,02*10 12 tondur (kuru madde açısından). Aynı zamanda hayvanların tür farklılaşması, bitkilerin tür farklılaşmasından 5 kat daha fazladır (1,5-1,7 milyon hayvan türü ve 300 bin (Belyavsky'ye göre) -500 bin (Kucheryavoy'a göre) bitki).

Canlı maddenin cansız maddeye göre karakteristik bir özelliği, çok yüksek aktivitesi, yüksek reaksiyon hızı (cansız maddeninkinden yüzlerce ila binlerce kat daha fazla), örneğin çok hızlı metabolizmadır. Biyosferdeki tüm canlı maddeler ortalama 8 yılda bir yenilenir. Dünya Okyanusunun biyokütlesi 33 günde, fitokütlesi ise günlük olarak, karasal bitkilerin daha uzun ömürlü olması nedeniyle yaklaşık 14 yılda yenilenmektedir. Bazı böceklerin tırtılları günde kendi ağırlıklarının 100-200 katı kadar besin işlerken, solucanlar 200 yıl içinde Dünya'daki 1 metrelik toprak tabakasının tamamını vücutlarından geçirirler.

Canlı organizmalar sadece pasif hareketle (yerçekiminin etkisi altında) değil, aynı zamanda aktif hareketle de (suyun akışına, hava kütlelerinin hareketine karşı) karakterize edilir.

Canlı organizmalar sayesinde biyosfer aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

enerji (enerjinin birikmesi ve dönüşümü);

gaz (habitatın gaz bileşimini değiştirme ve sürdürme yeteneği);

redoks (bu süreçlerin uzayda canlı maddenin etkisi altında yoğunlaşması);

konsantrasyon (uzayda dağılmış kimyasal elementlerin atomlarını kişinin vücudunda toplama yeteneği);

yıkıcı (hem organik kalıntıların hem de atıl maddenin ayrışması);

taşıma (organizmaların aktif hareketinin bir sonucu olarak madde ve enerjinin transferi);

çevre oluşturan (çevrenin fiziksel ve kimyasal parametrelerinde değişiklik);

bilgilendirici (birikim, kalıtsal yapılarda konsolidasyon, bilgi aktarımı) vb.

İlk kez V.I. biyosferin maddesine ilişkin bir değerlendirme yaptı. Vernadsky. Aşağıdaki madde türlerinin (toplamda 7) biyosferin ana bileşenleri olduğunu düşünüyordu:

a) canlı madde (bitkiler, hayvanlar, mikroorganizmalar);

b) biyojenik madde - jeolojik tarih boyunca canlı organizmalar tarafından oluşturulan organik ve organomineral ürünler (kömür, petrol, biyosfer gazları - oksijen, karbon dioksit, su, amonyak, hidrojen sülfür ve diğerleri), son derece kaynak olan güçlü potansiyel enerji;

c) atıl madde (kalıcı, hareketsizliğe doğru çekim) - inorganik kökenli kayalar (yani, canlı maddenin yer almadığı süreçler tarafından oluşturulan) ve su; bu madde canlı organizmaların yaşaması için bir substrat veya ortamdır;

d) biyoinert madde - canlı ve cansız maddelerin (tortul kayalar, topraklar, siltler - su altı toprakları, doğal sular) etkileşiminin sonucudur ve biyosferde önemli biyojeokimyasal enerjiyi temsil ederler; Biyoinert maddedeki canlı ve cansız madde oranı dalgalanır; örneğin toprak ortalama %93 mineral ve %7 organik maddeden oluşur.

Listelenen madde türlerine ek olarak, radyoaktif bozunmadaki maddeler (polonyum, radyum, radon, uranyum, neptün, plütonyum vb.), dağınık atomların maddeleri (rubidyum, sezyum, niyobyum, tantal, büyük derinliklerde bileşikler oluşturur) da vardır. yer kabuğunda iyot ve brom yalnızca Dünya yüzeyinde reaksiyona girer) ve kozmik kökenli bir maddedir.

2 Biyosferin bileşimi ve işleyişi

Biyosferin ana bileşeni, tüm canlı organizmaları ifade eden canlı maddedir. Organizma, belirli düzeyde biyolojik organizasyona (gen-hücre-organ-organizma-nüfus-topluluk) sahip olan canlı bir varlıktır. Organizmalar belirli bir dizi özellik açısından cansız doğadan farklıdır: hücresel organizasyon (virüsler ve fajlar, hücre öncesi organizmalar hariç); vücudun homeostazisinin korunduğu metabolizma (metabolizma) (kendini yenileme, iç ortamın sabitliği, vb.); hareket, sinirlilik, büyüme, gelişme, üreme, adaptasyon vb.

Biyosferin canlı maddesi 3 ana tip organizmadan oluşur:

üreticiler veya ototroflar, varlıkları için inorganik kaynakları kullanan organizmalardır; güneş enerjisi, su, karbondioksit ve mineral tuzlarından yararlanarak organik madde yaratmak; Bu tür kara ve su ortamlarındaki yeşil bitkileri, mavi-yeşil algleri ve bazı kemosentetik bakterileri içerir;

ayrıştırıcılar veya yıkıcılar (aynı zamanda heterotroflardır, çünkü organik madde oluşturmazlar, ancak hazır olanları tüketirler) - ölü organizmaların (hem üreticiler hem de tüketiciler) organik ürünlerini basit bileşiklere ayrıştıran organizmalar - su, karbondioksit, nitrojen dioksit, mineral tuzları (yani organik maddeyi inorganik maddeye dönüştürür); bunlar bakteriler, alt mantarlar; Bu gruptaki tür sayısı en azdır - toplam kütlesi 1,8 * 10 8 ton olan 75 bin tür vardır.

Biyosferdeki süreçlerin gelişimindeki ana itici faktör, canlı maddenin biyokimyasal enerjisidir. Biyosferdeki maddenin biyolojik döngüsünün genel şemasını ele alalım.

Doğal ekosistemlerde madde ve enerji transfer şeması

GÜNEŞ maddesi

enerji

ÜRETİCİLER TÜKETİCİLER TÜKETİCİLER

1. sipariş 2. sipariş

REDÜKTÖRLER

KİMYASALLAR

Üreticiler (bitkiler) karbondioksit, su ve enerji tüketerek fotosentez yoluyla organik madde üretirler.

6C02 + 6H20  C6H1206 + 6O2;

kemoüreticiler kimyasal reaksiyonların enerjisini kullanır (örneğin, kükürt üreticileri - mor bakteriler gerekli maddeleri sudan değil hidrojen sülfürden alır ve organik madde üretir; ayrıca nitrat, nitrit bakterileri de vardır);

1. dereceden tüketiciler (otçul hayvanlar) bitkilerin organik kütlesini tüketir; 2. sıradaki tüketiciler (etoburlar), 3. (etçil bitkiler, mantarlar) diğer tüketicileri yer;

ayrıştırıcılar, üreticilerin ve tüketicilerin organik maddelerini tüketerek, bitki ve hayvanların ölü bedenlerini basit kimyasallara (CO2, H2O, mineraller) ayrıştırarak, biyosferdeki madde döngüsünü kapatarak enerji elde ederler.

Genel olarak biyosfer, iç ortamın fizikokimyasal ve biyolojik özelliklerinin ve temel fonksiyonların dinamik sabitliğinin otomatik olarak korunduğu dev bir süper organizmaya çok benzer. Dolayısıyla biyosfer, yalnızca bunların bütünlüğü değil, etkileşim halindeki organizmalar ve doğanın cansız bileşenlerinden oluşan bir sistemdir.

Modern bakış açısına göre biyosfer küresel bir ekosistemdir, kendi “girdisi” ve “çıktısı” olan açık bir sistemdir. “Girdi” uzaydan gelen güneş enerjisi akışıdır. “Çıktı”, çeşitli nedenlerle biyolojik döngüden “düşen” organizmaların yaşamı boyunca yaratılan maddelerdir. Bu sözde "jeolojiye çıkış" - petrol, kömür, tortul kayaçlar vb.

Organizmaların birbirleriyle ve çevreyle etkileşimi incelenirken “ekosistem” kavramı kullanılır. Bir ekosistem, birlikte yaşayan farklı organizma türlerinin ve bunların birbirleriyle doğal bir bağlantı içinde olan varoluş koşullarının bir koleksiyonudur. Terim İngilizce tarafından önerildi. bilim adamı A. Tansley (1935). 4 düzeyde ekosistem vardır:

mikroekosistemler (çürüyen ağaç gövdesi; liken yastığı: algler, mantarlar, küçük eklembacaklılar);

mezoekosistemler (orman, gölet, bozkır, göl vb.);

makroekosistemler (kıta, okyanus);

küresel ekosistem (Dünya'nın biyosferi).

"Ekosistem" kavramının eşanlamlısı, Sovyet ekolojisti Sukachev (Vlad. Nik.) tarafından önerilen "biyojeosinoz" terimidir. Tanıma göre biyojeosinoz, metabolizma ve enerji ile birbirine bağlı tek bir organizmanın bileşenlerini temsil eden, nispeten homojen bitki örtüsü, fauna, iklim ve toprak koşullarına sahip, dünya yüzeyinin bir alanıdır. Biyojeosinoz kavramı bir mezoekosisteme karşılık gelir.

Canlıların birbirleriyle ve cansız maddelerle ilişkileri oldukça karmaşıktır. Ekosistem üyeleri arasındaki olası bağlantıların sayısı aşağıdaki formülle belirlenir:

A= ------------- ,

A, bağlantıların sayısı, N ise ekosistemdeki türlerin sayısıdır. Örneğin N = 1 bin, A = 1000 * 999/2  500 bin Bu sayısız bağlantı arasında son derece önemli, yeri doldurulamaz olanlar var. (İnsanların önemi hakkında kabaca bir fikre sahip oldukları biyosfer bağlantılarına müdahalesi çoğu zaman istenmeyen sonuçlara yol açmaktadır. Örneğin, Norveç'te 30'lu yıllarda yırtıcı kuşları (kar baykuşları, şahinler) yok etmeye karar verdiler, bu da sayıyı azalttı kutup kekliği; avcılara ikramiyeler verildi, yırtıcı kuşların yok edilmesi için faydalar sağlandı; keklikler arasında bu türü neredeyse tamamen yok eden bir salgın çıktı; bu durumda baykuşlar ve şahinler görevli rolünü üstlendi;

En önemli bağlantılar şunlardır: gıda, enerji.

Enerji, gıda ve kimyasal bağlantıların yanı sıra biyosferde önemli bir rol oynarlar. bilgilendirici iletişim. Dünyadaki canlılar çeşitli bilgi türlerinde ustalaşmıştır: görsel, işitsel, kimyasal, elektromanyetik.

Ne yazık ki biyosferdeki bağlantı sistemi şu ana kadar genel hatlarıyla çözülebilmiştir. Sibernetik açısından biyosfer, kendisini oluşturan parçalar olan biyojeosinozlar gibi “kara kutu” olarak tanımlanan devasa bir sistemdir. İçinde meydana gelen süreçler doğa tarafından kodlanmıştır. Ekosistemin ana özellikleri itibariyle kendi kendini düzenlediğini söylemek yanlış olmaz. kendi kendine organize olan(yukarıya bakın - Vernadsky'ye göre biyosferin organizasyonu onun en önemli özelliklerinden biridir). Ekolojistler sistemin kendi kendini organize etmesini ekosistemi bozan bilgilerle açıklıyor. Canlı organizmaların genetik kodlarında ve değişen çevre koşullarına uyum sağlama yeteneklerinde bulunur.

Biyosferin yukarıda belirtilen özellikleri (yaşamın maksimum tezahürü yeteneği, canlı maddenin yüksek aktivitesi, kendi kendini düzenleme yeteneği vb.) sürdürülebilir sistem. Jeoloji, paleontoloji, biyoloji ve diğer doğa bilimleri alanındaki araştırmaların sonuçlarını özetleyen Vernadsky, "biyosferin, Arkeozoyik'ten bu yana ana özelliklerinde dengenin kurulduğu ve her zaman aktif olduğu istikrarlı bir dinamik sistem olduğu" sonucuna varıyor. 1,5-2 milyar yıl boyunca." Vernadsky, bu süre zarfında biyosferin stabilitesinin, toplam kütlesinin (10 19 t), canlı maddenin kütlesinin, canlı maddeyle ilişkili enerjinin (4.21 * 10 18 kJ) ve ayrıca canlı madde maddelerinin ortalama kimyasal bileşiminin sabitliği.

Vernadsky, biyosferin istikrarını çeşitliliğiyle ilişkilendiriyor. Biyosferdeki canlı organizmaların tüm işlevleri (gazların oluşumu, oksidasyon ve indirgeme süreçleri, kimyasal elementlerin konsantrasyonu vb.) herhangi bir türün organizmaları tarafından gerçekleştirilemez, yalnızca onların kompleksleri tarafından gerçekleştirilebilir. Bu, Vernadsky tarafından geliştirilen son derece önemli bir noktaya işaret ediyor: Dünyanın biyosferi, en başından beri, her biri genel sistem içinde kendi rolünü oynayan çok sayıda organizma türünden oluşan karmaşık bir sistem olarak oluşmuştur. Bu olmadan biyosfer hiç var olamazdı, yani varlığının istikrarı karmaşıklığıyla hemen ortaya çıktı.

Temel sibernetik yasa olarak kabul edilen Winner-Shannon-Ashby gerekli çeşitlilik yasasına göre bir sistem ancak yeterli iç çeşitliliğe sahip olduğunda dış ve iç etkileri engelleme direncine sahip olur. Böylece, çeşitlilik(canlı organizmaların tür çeşitliliği, doğal bölgelerin çeşitliliği, iklimsel varoluş koşulları, habitat çeşitliliği vb.) biyosferin bir diğer önemli özelliğidir. Ekosistem kavramlarından hareketle tür çeşitliliği, yalnızca canlı dünyasının altına düşmemesi gereken bir aritmetik değer değildir. Bu, biyojeosinozların trofik zincirlerinde ve bir bütün olarak biyosferde gezegende var olan her türün gerçek ihtiyacıdır. Biyosferin normal işleyişi için tür çeşitliliğinin korunması gerekmektedir.

3 Biyosferin kökeni ve evrimi

Dünyadaki canlıların kökenine ilişkin ilk bilimsel teoriler A. Oparin ve J. Haldane'nin teorileriydi. (Rus biyokimyacı Oparin, 1923 yılında organik bileşiklerin canlı madde katılımı olmadan ortaya çıkma olasılığı hakkında bir hipotez öne sürdü.) Bu teorilere göre, jeolojik tarihin şafağında, abiogenik sentez meydana geldi. Volkanların ısısı, yıldırım çarpması ve diğer çevresel faktörlerin etkisi altında çeşitli basit kimyasal bileşiklerle doyurulmuş ilk dünya okyanusları, daha karmaşık organik maddelerin ve biyopolimerlerin sentezine başladı. Karmaşık amino asit molekülleri rastgele polipeptitler halinde birleştirildi ve bu da mikroskobik boyuttaki ilk canlıların ortaya çıkmasını sağladı.

Bu hipotezin önemli bir dezavantajı vardır. En azından bazı basit canlı organizmaların, cansız bileşiklerden Dünya'da abiogenik sentez olasılığını doğrulayacak tek bir gerçek yoktur. Bu tür sentezler üzerinde dünya çapında birçok laboratuvarda binlerce deney yapılmıştır. Amerikalı S. Miller (1953), Dünya'nın birincil atmosferinin (azot, amonyak, hidrojen, su, metan) olası bileşimine dayanarak, özel bir cihazdaki bir gaz karışımından elektrik deşarjını geçirdi. Bazı amino asitlerin (proteinin temeli) moleküllerini elde etmeyi başardı. Bu deneyler birçok kez tekrarlandı ve bazı bilim adamları oldukça uzun basit protein zincirleri elde etmeyi başardılar. Hepsi bu! Hiç kimse tek bir canlı organizmaya sahip olacak kadar şanslı değildi. Karmaşık ekipmanlar ve belirli koşullar kullansanız bile, aslında Dünya'da gerçekleşmedi.

Son zamanlarda matematikçiler, canlı bir organizmanın cansız bloklardan ortaya çıkma olasılığının neredeyse sıfır olduğunu hesapladılar. L. Blumenfeld, Dünyanın tüm varlığı boyunca en az bir DNA molekülünün (deoksiribonükleik asit) rastgele oluşma olasılığının 10-800 olduğunu kanıtladı.

Abiojenik sentez teorileri ve jeolojik veriler çelişiyor. Jeolojik tarihin derinliklerine ne kadar inersek inelim, Dünya üzerinde yaşamın olmadığı bir döneme ait hiçbir iz bulunamamıştır. Paleontologlar, 3,8 milyar yıllık kayalarda (Dünya'nın oluşumu 4-4,5 milyar yıl önceydi) bakteriler, mavi-yeşil algler, basit mantarlar gibi oldukça karmaşık organize olmuş canlıların fosil kalıntılarını buldular.

Ancak günümüzde abiogenik sentez teorileri yaygın ve popülerdir. Bu teoriler bazı genel ilkelere dayanmaktadır: 1) abiojenik olarak sentezlenen organik maddelerin okyanusta birikmesi; 2) organik maddelerin konsantrasyon bölgelerinde, kendi kendini kopyalayabilen (kopyalayabilen) moleküller ortaya çıktı; 3) replikatörler temelinde, canlı madde hücrelerinin ortaya çıkmasını sağlayan matris sentezi mekanizmaları (protein biyosentezi dahil) ve bir genetik kod oluşturuldu.

Din, yeryüzünde yaşamın ortaya çıkmasını Tanrı'nın bir yaratma eylemi olarak görür.

Vernadsky'nin de aralarında bulunduğu bazı bilim insanları, canlı organizmaların Dünya'ya göktaşları veya uzay uygarlıkları aracılığıyla uzaydan getirildiğine inanıyor.

Vernadsky, yaşamın jeolojik olarak sonsuz olduğundan, yani jeolojik tarihte gezegenimizin cansız olduğu bir dönem olmadığından emindi. Ayrıca yaşamın, madde ve enerji gibi Kozmosun aynı ebedi temeli olduğuna inanıyordu. Vernadsky, biyosferin dünyevi ama aynı zamanda kozmik bir mekanizma olduğu fikrine dayanarak, onun oluşumunu ve evrimini kozmosun organizasyonu ile ilişkilendirdi. "Yaşamın tamamen dünyevi değil, kozmik bir olgu olduğu bizim için açık hale geliyor." “... Bu Kozmos'un başlangıcı olmadığı için gözlemlediğimiz Kozmos'ta yaşamın başlangıcı da yoktu. Yaşam da sonsuzdur, tıpkı Kozmos'un sonsuz olması gibi." (Bu, organizmaların uzaydan gelen bilgileri algılama yeteneği, organizmaların elektromanyetik alanların etkisine duyarlılığı vb. ile doğrulanır.)

Charles Darwin'den başlayarak tüm evrim teorileri, gelişimin basitten karmaşığa doğru ilerlediği, genetik bilginin çevre tarafından en uygun bireylerin doğal seçilimi yoluyla kontrol edildiği görüşüne dayanmaktadır. Ancak bu, çeşitli dünya koşullarına en iyi adapte olanların en basit canlılar - prokaryotlar - olduğunu hiç hesaba katmaz. 3 milyar yıl boyunca yapılarında gözle görülür bir değişiklik olmadan Dünya'da var oldular ve tüm varoluşları boyunca çevreyi ve bir bütün olarak biyosferi o kadar önemli ölçüde değiştirdiler ki, yeni, karmaşık organize organizmaların ortaya çıkışıyla arka planda kaybolmaya zorlandılar. Şu anda başka hiçbir şeyin var olamayacağı yerlerde gelişiyorlar: Bazı göllerin konsantre tuzlu sularında, yüksek sıcaklıktaki hidrotermal menfezlerde, hatta nükleer reaktörlerde bile. Dolayısıyla evrimsel bir çıkmaz var.

Doğal seçilim teorisinin yaratıcısı Darwin'in kendisi, evrim sürecinde en ilerici formların çoğu zaman avantajlara sahip olmaması olgusunu açıklayamadı. Darwin'e göre, eğer organizma yaşam koşullarına daha iyi uyum sağlıyorsa, sonraki nesillerde bir özellik sabitlenir. Doğal çevrenin kendisi seçilimi gerçekleştirir; bu yüzden ona doğal denir. Daha iyi adapte olmuş bir bireyin hayatta kalma ve yavru üretme şansı daha yüksektir. Yaşam, insanın evriminde bile bu kuralın pek çok istisnasını gösterir. Entelektüel olarak daha gelişmiş, deneyimli, eğitimli bir kişi, belirli durumlarda nasıl gezineceğini daha iyi bildiği için hayata daha iyi uyum sağlamalıdır, ancak istatistiksel veriler, daha az toruna sahip olanların tam olarak daha yüksek zeka gerektiren mesleklerdeki insanlar olduğunu göstermektedir.

Darwin, Türlerin Kökeni kitabında, her karmaşık organın birbirini takip eden çok sayıda küçük değişiklik sonucunda ortaya çıktığını yazmıştı. Ancak artık bu kurala uymayan binlerce organ keşfedilmiştir, yani organın diğer türlerde hiçbir benzeri yoktur, örneğin yılandaki zehir salgılayan bez veya yılandaki "kapasitör". elektrik şoku veren bir yılan balığı.

Darwin, her türden hemen hemen aynı ana türün gelmesi gerektiğine inanıyordu. Ancak jeologların bulguları, tüm türlerin beklenmedik bir şekilde birbirlerinin yerini aldığını, var oldukları süre boyunca neredeyse hiç değişmediğini ve beklenmedik bir şekilde ortadan kaybolduğunu doğrulamaktadır.

Evrim gerçekten türlerin belirli özelliklerinde kademeli bir değişiklik ve bunların daha sonra pekiştirilmesi yoluyla meydana gelmişse, o zaman organizmaların fosil kalıntıları arasında çok sayıda ara form olması gerekirdi, ancak belirli bir kaya katmanında yalnızca bir tanesinin kalıntılarını buluyoruz. türler ve bitişik katmanda - farklı türden. Bu, eksik bir paleontolojik tabloyla açıklanamaz; organizmaların ara formları neden ortadan kayboldu?

Biyosferin evriminin ana aşamalarını ele alalım.

Dünyadaki ilk canlı organizmalar prokaritlerdi (~ 3 milyar yıl önce) - hücrelerinde çekirdek bulunmayan en basit organizmalar: bakteriler, mavi-yeşil algler; hidrosferde ortaya çıktılar). Prokaryotlar anaeroblardı, yani. oksijensiz bir ortamda var oldu (denizlerin derinliklerinde yaşadı). Yaşam için gerekli maddeleri ve enerjiyi esas olarak “ilkel et suyu”nun organik maddelerini kullanarak elde ediyorlardı. Ancak aynı zamanda veya biraz sonra, bazı organizmalar gerekli enerjiyi kimyasal reaksiyonlar yoluyla (kemosentez sürecinde) veya (daha sonra) güneş enerjisinin emilmesi ve dönüştürülmesi sonucu (fotosentez sürecinde) elde edebilirler. İlk kemosentetik organizmalar, hidrojen sülfürdeki kükürdü moleküler kükürde veya demiri (+2) demire (+3) oksitledi. İlk fotosentetik bakteriler siyanobakterilerdir (mavi-yeşil algler). Güneş ışığının yardımıyla karbondioksit ve sudan oksijen açığa çıkaran basit şeker molekülleri yarattılar. Oksijen atmosferde birikerek yavaş yavaş metan ve amonyağın yerini aldı. Okyanusta glikozu oksitlemek için (basit şekerlerin oksijenin parçalanması için) oksijen kullanan aerobik organizmalar ortaya çıktı. Canlı maddeler, okyanusun yüzey katmanları ve sığ suları da dahil olmak üzere tüm hidrosülfürde bulunuyordu. Prokaryotların atmosferin, hidrosferin ve litosferin bileşimi üzerinde büyük etkisi oldu (atmosferdeki oksijen içeriğini arttırmak, kaya tahribatı, toprak oluşumu vb. süreçleri hızlandırmak).

Prokaryotlardan sonra Dünya'da ökaryotlar ortaya çıktı - hücreleri çekirdek içeren organizmalar (~ 1,5-2 milyar yıl önce). İlk başta tek hücrelilerdi, daha sonra çok hücreli organizmalar ortaya çıktı (~ 700 milyon yıl önce). Yaklaşık 600 milyon yıl önce biyosferde en önemli evrimsel sürecin başladığına inanılıyor - kıtaların canlı organizmalar tarafından yerleşimi. Bunlardan ilki düşük ototrofik bitkilerdi. Yaklaşık 500 milyon yıl önce damarlı bitkiler ve böcekler ortaya çıktı. Gymnospermler yaklaşık 350 milyon yıl önce ortaya çıktı ve çiçek açan (anjiyospermler) bitkiler ve memeliler Jura döneminin sonunda - yaklaşık 100 milyon yıl önce (Mezozoik çağda) ortaya çıktı. Senozoik dönemde: ~50 milyon yıl önce tahıllar ortaya çıkmış, ~20 milyon yıl önce memelilerin tür çeşitliliği artmış, atmosferdeki oksijen içeriği modern seviyelere yaklaşmıştı.

Böylece biyosfer, Dünya'daki yaşamın gelişiminin ilk aşamalarında, çok hızlı ve oldukça karmaşık bir biçimde oluştu. K. Tsiolkovsky, Dünya'da aynı anda çok sayıda basit organizma türünün ortaya çıktığına inanıyordu. Vernadsky de aynı fikri vurguladı.

Genel olarak canlıların değişkenliğine ne sebep olur? Evrimin itici gücü nedir? Genetik kodun keşfi bizi bu gizemi çözmeye yaklaştırdı. DNA'nın çift sarmalının organizma hakkındaki tüm bilgileri şifrelediği ve bu programa göre bireysel gelişiminin gerçekleştiği ortaya çıktı. (Yüksek düzeyde organize olmuş organizmaların genomunun yapısı* (*genom, belirli bir organizmanın tek bir kromozom setinde bulunan bir dizi gendir) çok karmaşıktır - insan DNA'sında 3 milyon nükleotid çifti vardır** (**nükleotid karmaşık bir bileşiktir, nükleik asitlerin, yüksek moleküler organik bileşiklerin ve diğer biyolojik olarak aktif bileşiklerin ayrılmaz bir parçasıdır.) Sonuç olarak, organizmaların değişkenliği, evrim sürecinde yeni türlerin ortaya çıkışı, bir değişiklikle ilişkilidir. genetik koddaki girişler. Genetik bilginin mutajenik faktörlerin (radyasyon, pestisitler gibi aktif kimyasallar, sıcaklık vb.) etkisi altında bozulduğu kanıtlanmıştır. İnsan teknolojik faaliyetleri nedeniyle çevre bu faktörlerden giderek daha fazla kirlenmektedir. Şu soru ortaya çıkıyor: Kendimizi “genetik” bir felakete mi hazırlıyoruz?

Genetiğin başarılarına dayanarak, organik dünyanın evriminin, mutasyonların ortaya çıkması, yani mutajenik çevresel faktörlerin etkisi altında genetik kayıttaki rastgele sapmalar nedeniyle meydana geldiği varsayılabilir. Eğer yeni özellikler organizma için faydalı ise, bunlar doğal seçilim yoluyla sabitlenir.

Ancak genetik araştırmaların sonuçları mutasyonların çoğunun vücuda zararlı olduğunu gösteriyor. Radyasyonun veya kimyasalların mutajenik etkisinden sonra doğan bireyler kısırdır ve yaşayamazlar. Melezleştirme yoluyla yapay olarak yetiştirilen yeni türlerin zaman içinde öncüllerine "bölünme" eğiliminde olduğu da bilinmektedir (bir kurt ve bir köpeğin melezi, birkaç nesil sonra bir kurt ve bir köpeğe bölünür). Bu, vücudun, kod onarım mekanizması da dahil olmak üzere genetik koddaki hataların (mutasyonların) birikmesine direndiğini gösterir. Sonuç şu: Mutasyonlar nedeniyle yeni bir organizma türünün ortaya çıkması pek olası değil.

İnsan vücudundaki bir hücrenin yapısını basit bir hayvanın hücresinin (örneğin siliat) yapısını karşılaştırırsanız, hiçbir temel farklılık bulamazsınız. Ancak son derece organize bir canlının hücrelerinin her biri, normal fonksiyonlarının (solunum, metabolizma) yanı sıra, organizmanın yaşamıyla ilgili bazı özel fonksiyonları da yerine getirir. Son derece organize bir organizmanın hücresi izole bir durumda yaşayamaz; yalnızca diğer hücrelerle işbirliği ve işbirliği içinde çalışır.

Bir hücrenin işleyişinin programı, en başından itibaren genlerin içerdiği kromozom yapısında yazılıdır.

Biyosferin evriminin incelenmesi, her canlının devasa bir süper organizmanın (biyosfer) ayrılmaz bir parçası olarak doğduğu, geliştiği ve yaşam programını yerine getirdiği sonucuna varmamızı sağlar. O da kozmik süper organizmanın, yani Galaksinin bir ürünüdür. Ve tüm galaksiler, sanki bir süper-süperorganizmanın - Kozmos'un hücreleridir.

K. Tsiolkovsky bizim ve Kozmos'taki yerimiz hakkındaki düşüncelerini şöyle özetledi: “Her şey Evren tarafından üretilir. O her şeyin başlangıcıdır, her şey ona bağlıdır. İnsan ve onun iradesi yalnızca Evrenin iradesinin bir tezahürüdür... Evrenin tek bir atomu bile daha yüksek zekalı bir yaşamın hissinden kaçamaz. “Evreni ne doğurdu?” sorusunun ortaya çıkması mümkündür. Hiçbir şekilde bahis oynayamazsınız. Tsiolkovsky, Kozmos'un nedeninin yalnızca tahmin edilebileceğine inanıyordu.

Biyosferin evrim programının nasıl yürütüldüğünü yalnızca genel anlamda biliyoruz. Özellikle genel olarak evrim sürecinin genetik bilgi hacmindeki artış olarak değerlendirilebileceği belirlendi. Örneğin memelilerdeki bilgi miktarı bakterilerdekinin 100 bin katıdır. Üstelik genetik zincirin sadece büyüklüğü değil, yapısı da büyük önem taşıyor. Biyosferin evrimi, biyosfere gelebilecek herhangi bir etkide (doğal veya antropojenik) biyolojik çeşitliliğin korunarak homeostazisinin sağlandığını da göstermektedir.

Biyosferin evriminin bir başka özelliğini de söyleyebiliriz - artan hızı. Yani, geleneksel olarak Dünya'nın yaşını (4,5 milyar yıl) bir gün (24 saat) olarak alırsak, bu tür birimlerde Dünya'da yaşam yaklaşık 20 saat boyunca var olur, ilk canlı organizmalar denizden karaya 6 saatte çıktı. 35 dakika önce memeliler 3 saat 46 dakika, son 10 saniye boyunca var oldular. Ve biyosferin bileşimi ve özelliklerindeki en büyük değişiklikler tam da bu 10 saniyede meydana geldi.

4 İnsanın evrimi. Noosfer

Taşıyıcısı insan olan Aklın Dünya'da ortaya çıkışı, biyosferin evriminin gidişatını kökten değiştirdi. Aralarında ünlü biyolog ve bilim kurgu yazarı I. Efremov'un da bulunduğu bazı bilim adamlarına göre, yalnızca dünyevi koşullardaki bir kişi aklın taşıyıcısı olabilir. (Bilim kurgu yazarları: Simak - akıllı çiçekler, Strugatsky - köpekler, Lem - düşünen bir protoplazma okyanusu. Amerikalı biyolog Bilinsky, belirli koşullar altında akıllı sürüngenlerin ve ahtapotların Dünya'da ortaya çıkabileceğine inanıyor.) Bunun için bir kişi gerekli her şeye sahiptir: ​​güçlü duyu organları ve her şeyden önce geniş bir alanı kaplayabilen ve nesneleri doğru bir şekilde kaydedebilen görme; iş yapabilecek gelişmiş uzuvlar; Bir insanın formu, düşünen bir hayvan olarak özellikleri tesadüfi değildir; bunlar, büyük bir düşünen beyne sahip bir organizmaya en yakın şekilde karşılık gelir. "Kocaman beyin" ne anlama geliyor? Günümüzde antropologların çoğu, sahibinin zeki olamayacağı belirli bir minimum beyin seviyesi olduğuna inanıyor. Bu 700-750 cm3'tür. Ancak öte yandan bir hayvanın zeki olabilmesinin tek şartı beyin kütlesi değildir. Daha da önemlisi yapısı, özellikle de serebral korteksin iç yapısıdır.

Modern insanlarda beyin hacmi 1200-2000 cm3 arasında değişmektedir. Bilim adamları, insan beyninin potansiyel yeteneklerinin fizyolojik ihtiyaçların kat kat aştığını buldu. İlk homonoidlerin beyninin gelişimi, gereken çevresel değişikliklerden çok daha hızlı gerçekleşti. İnsan beyni modern karmaşıklık düzeyine kültür ve uygarlığın ortaya çıkmasından çok önce ulaştı. Bazı tahminlere göre modern insan beyni potansiyelinin %2-3'ünden fazlasına alışık değil. Öyle görünüyor ki, insan evrimi, insanın gelecekteki ihtiyaçlarını önceden öngörmüş ve ona, ana düğümleri bloke edilmiş ve bir gün sonra kullanılacak olan böyle bir "bilgisayar" bahşetmiştir.

Genetik açıdan bakıldığında, hayvanlar aleminde insanların en yakın akrabaları maymunlardır. İnsanların ve şempanzelerin DNA moleküllerinin yapısı yalnızca %2 oranında farklılık gösterir. Genetikçilere göre insanlar, büyük maymunlardan yaklaşık 5 milyon yıl önce ayrılmışlardır. Ancak insanların ataları olan Australopithecuslar, ardından Neandertaller ve Sinantroplar bizim atalarımız değildir. Bilim insanları artık modern insanın evriminin, daha önce düşünülenden çok daha yakın bir zamanda başladığına inanıyor. Yaklaşık 200 bin yıl önce, hangi nedenle olduğu hala bilinmiyor, güney Afrika'da, torunları 100 bin yıl sonra Afrika'ya yerleşen ve daha sonra tüm dünyaya yerleşen modern tipte küçük bir grup insan (Kro-Magnonlar) ortaya çıktı (Kro-Magnonlar). Avrasya'ya ulaşan Süveyş Kıstağı). Uzun boyları, ince vücutları, yüksek alınları, ancak daha az fiziksel güçleri ile Neandertallerden farklıydılar. Neandertaller bir süre Homosapiens'lerin yanında yaşadılar ancak akıllı yaratıklarla rekabete dayanamadılar. Zamanla Neandertaller gelişmedi, ancak gerilediler, çünkü daha sonraki Neandertaller modern insanlardan öncekilere göre daha uzaktaydı. Bu, çıkmaz bir daldır (tıpkı sinantroplar ve diğer antik homonoid türleri gibi).

İnsanın atalarının vatanı, farklı ırk gruplarının DNA'sının incelenmesine dayanarak kurulmuştur. DNA'nın çoğu hücre çekirdeğinde yoğunlaşmıştır. Her nesilde, anne ve babanın ata soyları karıştırıldıkça nükleer DNA da değişir. Ancak hücreler metakondriden (hücreye enerji sağlayan özel oluşumlar) DNA içerir. Metakondri DNA'sı yalnızca anne soyundan miras alınır, yani. bu DNA ancak rastgele mutasyonlarla değişebilir. Amerikalı biyologlar, metakondri DNA'sının analizine dayanarak, farklı bölgelerdeki tüm modern insanların aynı ataya sahip olduğunu ve ayrıca DNA'daki mutasyonlar nedeniyle "genetik" saatin de uzmanların eline geçtiğini tespit ettiler. 1 milyon yılda yapısını %3 oranında değiştirir. Böylece en eski DNA'nın Afrikalı kadınlarda (200 bin yıl), en gencinin Asyalı kadınlarda (100 bin yıl), en gencinin ise Avrupalı ​​kadınlarda (50 bin yıl) olduğu belirlendi. Sonuç olarak insan göçü Afrika'dan Asya'ya, oradan da Avrupa'ya gitti; İnsanlar arasındaki ırksal farklılıklar nispeten yakın zamanda ortaya çıktı.

İnsanın evrimi olağandışıdır. Diğer tüm organizmalardan farklı olarak insanlar, kendi istikrarlı ortamlarını yaratmak için ateş, aletler, barınma, giyim ve diğer araç ve teknikleri kullanırlar. Çevredeki değişikliklerin etkisi altında kişinin organizasyonunu değiştirmesine gerek yoktur. Bu nedenle fiziksel evrimi fiilen durdu. İnsan, iç çevresini korurken, giderek daha büyük ölçekte çevreyi değiştirmeye devam ediyor. İnsan beyninin potansiyel yetenekleri göz önüne alındığında, kişinin kendini geliştirme ve entelektüel gelişim yeteneklerini hayal edebiliriz.

İnsan, Dünya'nın biyosferinde yeni bir faktördür. İnsan yalnızca çevreyi etkilemekle kalmaz, aynı zamanda biyosferin temellerinin yapısını da yüksek hızda değiştirir. Bu bağlamda noosfer kavramı ortaya çıkıyor. “Noosfer” kavramı, biyosferin evriminde insanın rolünün değerlendirilmesiyle bağlantılı olarak ortaya çıktı.

“Noosfer” kavramı, insanın biyosferde ortaya çıkışı ve evrimi ile ilişkilidir.

Noosfer terimi ilk olarak 30'lu yıllarda Fransız filozoflar ve doğa bilimcileri (Teilhard de Chardin, Le Roy) tarafından önerildi. Kelimenin tam anlamıyla bu terim "zihnin küresi" (noos - zihin) anlamına gelir.

Noosfer, akıllı insan faaliyetinin kalkınmanın ana belirleyici faktörü haline geldiği dönemle birlikte, içinde uygar bir toplumun ortaya çıkması ve kurulmasıyla ilişkili, biyosferin gelişiminin en yüksek aşamasıdır. Bilimsel düşünce ve insan faaliyetleri biyosferin yapısını değiştirmiş, tüm kabuklarında (atmosfer, litosfer, hidrosfer) fiziksel ve kimyasal değişikliklere neden olmuştur.

"Noosfer" kavramı anlamla doldurulmuş ve Vernadsky tarafından özellikle 1944'te ölümünden önce yayınlanan "Noosfer hakkında birkaç söz" makalesinde geliştirilmiş, bilim adamı biyosferin daha da gelişmesi hakkında düşüncelerini aktarmıştır. ve onun yeni bir kaliteye, noosfere geçişi. Vernadsky, biyosferin yaratılmasında ve geliştirilmesinde gezegensel süreçlerde canlı maddenin özel rolünü vurguladı. Tüm canlılar arasında, insanı, Dünya'nın ortamındaki ve onun etkisiyle kapsanan Dünya'ya yakın alandaki çeşitli süreçlerin gidişatını etkileyebilecek güçlü bir jeolojik güç olarak seçti. İnsan, bu çevreyi kendi fikirlerine ve ihtiyaçlarına göre (insan emeği ve zekası sayesinde) yeniden inşa edebilir.

Gerçekten de, son 500 yılda insanlık yeni enerji türlerinde ustalaştı: buhar, elektrik, nükleer; hemen hemen tüm kimyasal elementleri kullanmayı öğrendi. İnsan, dünyanın derinliklerine inerek, yüzeyinden onlarca kilometre yukarıya yükseldi, uzaya çıktı ve uzay istasyonları inşa etti.

İnsanlık tüm biyosfere hakim oldu ve çevreden diğer organizmalara göre çok daha fazla bağımsızlık kazandı. Vernadsky'ye göre noosfer, doğal metabolizma ve enerji süreçlerinin toplum tarafından kontrol edildiği, insanları çevreleyen ortamdır. Vernadsky'ye göre insan, biyosferin bir parçası, onun özel işlevidir. Aynı zamanda, insanın doğa üzerindeki etkisi, doğada diğer canlı madde türlerinden keskin bir şekilde farklıdır. Biyosferde insan faaliyetinin etkisi altında meydana gelen bazı değişiklikler insanlar için istenmeyen bir durum olduğundan Vernadsky, örneğin bazı bitki ve hayvan türlerini kurtarmak için belirli çabalar sarf edilmesi gerektiğine inanıyor. Üstelik biyosferde yalnızca insanlara yararlı ve faydalı olanların korunması gerekir. Genel olarak çevre kişiye ve kültürüne yabancıdır ve kişi üzerinde baskı oluşturur. Biyosfer, noosferi oluşturmak için bir yapı malzemesi olarak kabul edilir. Gelecekte insan zihni, noosferin gelişiminde ana yol gösterici güç olacaktır.

Vernadsky'nin bu soruna yaklaşımı esasen rasyonalisttir. Vernadsky'nin görüşüne göre noosfer aslında bugün Dünya'da yaratılmakta olan teknosferle eş anlamlıdır. Artık noosferin içinde şunlar vardır: teknosfer - antropojenik aktivite tarafından yaratılan bir dizi yapay nesne ve bu aktivite tarafından değiştirilen doğal nesneler; antroposfer - organizmalar olarak insanların bütünlüğü; sosyosfer - sosyal üretim faaliyeti, sosyal ilişkiler alanı.

Vernadsky, insanın aklın yardımıyla biyosferdeki süreçleri kontrol edebileceğine inanıyordu. "Gelişiminin belirli bir aşamasında kişi, gezegenin daha sonraki evriminin sorumluluğunu üstlenmeye zorlanır, aksi takdirde bir geleceği olmayacak."

Gerçekten de insan büyük başarılar elde etti: Uzaya gitti, termonükleer enerjinin sırlarına hakim oldu ve hayvanları klonlamayı öğrendi. Ancak Vernadsky'nin çalışmalarının yayınlanmasından 50 yıl sonra, teknosferin gelişiminin biyosferin, özellikle de insan varlığı için hayati önem taşıyan ana alanların yok edilmesine katkıda bulunduğu ortaya çıktı. Ve artık insan toplumunun evriminin doğal çevreyi fethetmeyi değil, onun uyumlu hale getirilmesini hedeflemesi gerektiği açıktır. (Girusov: İnsan faaliyetinin gelişiminin bozulması, biyosferin organizasyonuna aykırı olmamalı, ancak bununla uyum içinde olmalıdır, çünkü noosferi oluşturan insanlık, tüm kökleriyle biyosfere bağlıdır.)

Modern fikirlere göre noosfer, doğa ile toplum arasında uyumlu bir etkileşim alanıdır. Bu ideal bir gelecek. Noosferin işleyişindeki belirleyici faktör kendiliğinden doğal gelişim değil, yüksek insan zekası, akıl ve bilgeliğidir. Noosferik sürecin temeli, insanlığın sosyal ototrofiye geçişi (toplumsal üretim ve biyoteknolojinin bütünlüğüne dayalı enerji kaynaklarının ve hammaddelerin sağlanması - doğal ve sentezlenmiş madde ve malzemelerin tekrar tekrar kullanılması) olmalıdır. Noosfere geçiş için biyojenik metabolizma ve enerji süreçlerinin döngüsel ve atık olmayan doğası arasındaki çatışmanın üstesinden gelmek gerekir. Tüketicinin doğaya yaklaşımının, düşünce muhafazakarlığının aşılması, daha ileri üretim teknolojileri yaratılması, akılcı, akılcı yönetime geçilmesi gerekiyor.

Noosfer aynı zamanda savaşların ve sosyal felaketlerin olmadığı, maddi zenginliklerin, çevre dostu ürünlerin ve kirlenmemiş bir çevrenin olduğu bir dünyada insanların yaşamını da ifade eder.

Bazı bilim adamları (Kurazhkovsky, 1992), noosferin gelecekteki durumundan temel farklılıkları olan gelişiminin ilk aşamalarının varlığından şu anda bahsetmenin doğru olduğuna inanıyor. Modern Rus filozof V. Kutirev, uyum olarak noosferin tipik bir ütopya örneği olduğuna inanıyor.

Ekoloji bilimini tanımlar.

Geleneksel ekolojinin ana bölümlerini adlandırın.

“Ekoloji” terimini kim ve ne zaman ortaya attı?

Ekoloji bağımsız bir disiplin olarak ne zaman ortaya çıktı?

Çevresel gelişimin tarihi hangi dönemlere ayrılabilir?

Modern ekoloji neyi inceliyor?

“Küresel çevre krizi” nedir?

Mevcut küresel çevre krizine işaret eden ana olgular nelerdir?

“Doğal çevre” kavramı neyi içerir?

Atmosfer hangi kürelerden oluşur?

Troposfer ve stratosferin karakteristik özelliklerini adlandırın.

Ozon tabakası hangi bölgede bulunur?

Atmosferin kimyasal bileşimi nedir?

Atmosferin temel ekolojik işlevleri nelerdir?

"Litosfer" nedir?

Toprak nasıl oluşur?

Toprak hangi bileşenlerden oluşur?

Genel olarak litosferin ve özel olarak toprağın temel ekolojik işlevleri nelerdir?

“Hidrosfer” neleri içerir?

Dünyadaki tatlı su rezervleri nelerdir?

Hidrosferin temel ekolojik işlevlerini adlandırın.

Biyosfer kavramını veriniz.

Biyosferin temel özellikleri nelerdir (Vernadsky'ye göre)?

Biyosferin temel niceliksel özelliklerini adlandırın.

Biyosferin ana bileşeni nedir?

Canlı maddenin özellikleri nelerdir?

Biyosferdeki ana madde türlerini adlandırın, örnekler verin.

Biyosferin sınırları nelerdir?

“Üreticiler”, “tüketiciler”, “ayrıştırıcılar” kavramlarını tanımlayın.

Biyosferdeki madde ve enerji aktarımının genel şeması nedir?

Üreticilerin, tüketicilerin ve ayrıştırıcıların temel özelliklerini verin.

Dünyadaki yaşamın kökeni hakkında hangi hipotezler var?

Biyosferin evriminin ana aşamalarının kısa bir tanımını verin.

İnsanın evrimi diğer canlı organizmaların evriminden nasıl farklıdır?

"Noosfer" nedir?

Noosfer kavramını kim ve ne zaman ortaya attı?

Dünyanın biyosferi, tüm canlı organizmaları ve cansız doğanın canlı maddeyle enerji alışverişinde bulunan, onu etkileyen ve kendisi de ondan etkilenen kısmını birleştiren karmaşık bir küresel komplekstir. “Biyosfer” terimi bilimde 19. yüzyılda J. Lamarck ve E. Suess sayesinde ortaya çıktı. Bununla birlikte, biyosfer doktrini yalnızca 20. yüzyılın başında oluşturuldu ve gelişimine büyük katkı, seçkin Sovyet bilim adamı V.I.'ye aitti. Tüm canlıların işleyişini ve onların gezegenle etkileşimini karmaşık bir dinamik süreç olarak ele alan ilk kişi oydu.

Vernadsky ayrıca biyosferin ortaya çıktığı döneme, yani Dünya tarihinin en erken aşamalarına da dikkat etti.

Dünyadaki yaşamın dağılımının sınırları

Biyosferin sınırları, fiziksel ve kimyasal koşulların canlı organizmaların varlığına uygunluğu ile belirlenir. Yaşam dağılımının alt sınırının, yaklaşık 6 km derinlikte veya okyanus tabanında (yaklaşık 11 km) yer alan litosferdeki 100 °C izotermi olduğu kabul edilmektedir. Bununla birlikte, 200 °C'nin üzerindeki sıcaklıkları tolere edebilen derin deniz ekstremofil organizmaları bulunduğundan (su orada yüksek basınçta kaynamaz) bu tahminler hafife alınabilir. Yani litosfer teorik olarak çok daha derinlerde yerleşilebilir, ancak genel olarak 3-4 km'nin altında aktif yaşam pek mümkün değildir.

Biyosferin üst sınırları ozon tabakasının yüksekliğiyle belirlenir ve 15-20 km'nin üzerine çıkmaz. Aslında canlı organizmalar 8-9 km yüksekliğe kadar aktif olabiliyor. Genel olarak hayat çok çeşitlidir ve çok çeşitli koşullara uyum sağlayabilir. Peki tüm bu zenginlik ne zaman ve nasıl ortaya çıktı?

Genç bir gezegendeki laboratuvar

Birincil organik sentez, Güneş Sistemi'nin oluşumunun ilk aşamalarında bir gaz tozu öngezegen bulutunda meydana gelmiş olabilir. Yani yeni doğmuş Dünya muhtemelen zaten yeterli miktarda basit organik madde içeriyordu.

Dünyanın en başından beri sıcaklık rejiminin (gezegenimizin yaşı 4,5-4,6 milyar yıldır), sıvı fazda suyun varlığına izin verdiğine dair jeolojik kanıtlar da vardır. Gezegenin henüz kalın bir kabuğu olmadığından, yeraltındaki gazın giderilmesi oldukça aktif bir şekilde gerçekleşmiş olmalı. Volkanlar birincil atmosferi ve hidrosferi yarattı ve kimyasal olarak aktif maddeler sağladı. Meteorlar ve kuyruklu yıldızlar yüzeye düştü. Jeokimyasal döngü, sürekli olarak reaksiyona giren, yeni bileşiklere dönüşen ve birbirleriyle reaksiyona giren birçok maddeyi içeriyordu.

Otokataliz – ilerlemenin motoru

Peki, en ilkel yaşam sistemi bile bu kadar karışımın içinden nasıl ortaya çıkabildi? Uzun bir süre birçok bilim adamı bu sorunun cevabını aramanın boşuna olduğunu düşündü. Sorun ancak 1980'lerin başında, kendi kendini organize eden sistemler teorisinin sorunun çözümüne dahil edilmesiyle ortaya çıktı.

Bir substrat üzerinde birkaç reaksiyonun gerçekleşmesine izin verin. Daha sonra yavaş olanlar solmaya ve durmaya başlayacak, yani yerini hızlı akanlar alacak. Böylece, biyolojik öncesi evrimin çok erken aşamalarında doğal seçilim harekete geçmeye başlar. Kendi ürünleriyle hızlandırılan zincirleme (otokatalitik) reaksiyonların avantajı vardır. Organizasyonun sonraki seviyelerinde (otokatalitik döngüler ve hiperdöngüler) süreçler de verimlilik ve karmaşıklık açısından seçilir, çünkü belirli bir düzeye ulaştıktan sonra sistemin karmaşıklığı kendi kendini sürdürebilir hale gelir ve artabilir.

Klasik termodinamiğin, biyosferin nasıl ve ne zaman ortaya çıktığı sorusuna yardımcı olma konusunda güçsüz olduğu ve tüm bu sonuçların bilim adamları tarafından dengesizlik, Prigogine termodinamiği çerçevesinde yapıldığı belirtilmelidir. Bu bağlamda yaşam, yüksek molekül ağırlıklı karbon bileşiklerinin denge dışı koşullar altında otokatalizine dayalı bir kimyasal öz-organizasyon süreci olarak tanımlanır ve canlı bir ilkel ortam, adı geçen reaksiyonların gerçekleştiği bir su birikintisi olarak düşünülebilir. Kelimenin tam anlamıyla canlı bir maddedir; yaratıklar olmadan. Böyle bir birincil biyosfer neredeyse Dünya ile aynı yaştadır. Her durumda, eğer gezegenimizden daha gençse, o zaman çok da değil.

RNA dünyası ve ilk canlılar

Son zamanlarda başarılı bir şekilde geliştirilen çok umut verici bir teoriye göre, dış ortamdan izole edilen ilk organizmalar, RNA döngüleri temelinde ortaya çıktı. Hala ne DNA'ları ne de proteinleri vardı.

Modern organizmalardaki DNA kalıtsal bilgiyi depolar, proteinler hücrede aktif çalışma yapar, RNA genellikle bir tür aracı görevi görür - bilgiyi okur ve protein sentezini sağlar. Hem DNA hem de protein, birbirleri ve RNA olmadan çaresizdir, ancak o her şeyi yapabilir - kuşkusuz, "dar uzmanlardan" daha kötü, ancak ilk başta bu kritik bir dezavantaj olmayabilir. Aksi takdirde, kimyasal evrimin bir aşamada DNA'yı, RNA'yı, proteinleri hemen yarattığını, bunları ilk hücrelere aldığını ve işlevleri kesin olarak dağıttığını kabul etmek zorunda kalacağız - bunun olasılığı gerçekten yok denecek kadar azdır.

Her halükarda ilk ilkel RNA'lar, düşük molekül ağırlıklı organik maddeden, karmaşık bir "çift sarmal"dan çok daha verimli bir şekilde sentezlendi. Buna paralel olarak, koaservatların (su-lipit damlacıkları, hücre zarının öncüleri) oluşma süreci vardı. Ve RNA'nın "canlı çözümü" kendisini koaservat bir kabuğa sarar sarmaz, ilk özerk organizma ortaya çıktı. Membran filmi, iç boşluk ile çevre arasında kimyasal bir eğimi koruyarak canlı maddenin dağılmasını önledi; bu, büyük bir avantaj haline geldi.

Biyosferin daha da gelişmesi sırasında, kalıtsal bilgilerin depolanmasındaki asa, daha fazla doğruluk sağlayan DNA tarafından devralındı; katalitik aktivite, aynı RNA ile damgalanmış proteinler tarafından devralındı, ancak ikincisi kalmadı. boşta. Sonuçta o olmadan hücre ölüdür.

Taş ve genlerdeki antik yaşamın izleri

Bilim adamları, biyosferin nasıl ve ne zaman ortaya çıktığına ve erken tarihinin ne olduğuna ilişkin soruların yanıtlarını teorik modellerde ve laboratuvar deneylerinde aramak zorunda kalıyor, çünkü Dünya'nın birincil yüzeyi sonraki jeolojik süreçler tarafından uzun süredir tahrip edilmiş durumda.

Bugüne kadarki en eski yaşam izleri Grönland, Kanada ve Avustralya'da bulundu. Bunların en güvenilirleri 3,7 milyar yıl öncesine dayanıyor ve o zaman bile bazıları fotosentetik (siyanobakteriler veya öncülleri) olan karmaşık mikroorganizma topluluklarının bulunduğunu gösteriyor.

Araştırmanın bir başka yönü moleküler biyoloji alanında yatmaktadır. Tüm canlı türleri akraba olduğundan, türlerin filogenetik ağacını oluşturarak “Son Evrensel Ortak Atanın” (LUCA) var olduğu zamanı yaklaşık olarak belirlemek mümkündür. Bu dünyadaki ilk organizma değil, ama çok uzun zaman önce yaşadı - bilim adamlarına göre yaklaşık 4 milyar yıl önce. Bu organizmanın sahip olduğu genlerin kesin seti belirlendi ancak “Luka”nın ayrı bir mikroorganizma türü mü yoksa kalıtsal materyal alışverişi yapan bir türler topluluğu mu olduğu bilinmiyor.

Hayat gezegeni dönüştürüyor

Biyosfer, varlığının ilk aşamalarında bile Dünya'nın evrimine aktif olarak katılmıştır. Antik Prekambriyen tek hücreli organizmalarının en önemli özelliği elbette istikrarlı bir oksitleyici atmosferin yaratılmasıdır. Ancak yaşamın çökelme ve cevher oluşumunun doğası üzerinde de büyük etkisi oldu. Örneğin Kursk manyetik anomalisi gibi en önemli demir cevheri yatakları, 2,5-2 milyar yıl önce Paleoproterozoik dönemin okyanuslarındaki fotosentetik bakterilerin faaliyeti nedeniyle oluşmuştur.

Karaya ulaştıktan sonra hayat manzaralar üzerinde çalışmaya başladı. Aslında toprağı bu şekilde yaratan biyosferdi. Sonuçta, topraklar oluşana ve daha yüksek bitkiler yayılıncaya kadar net bir "kara-rezervuar" sınırı yoktu, okyanuslara su akışı alan bazlıydı ve istikrarlı nehir yatakları yoktu.

Petrol ve kömürü herkes biliyor. Ancak Himalayalar, Alpler ve Kafkasya'daki dağ sıraları kireçtaşından oluşuyor ve bu kayaların çoğu biyojenik kökenli. Bu dağlar bir zamanlar deniz hayvanlarıydı. En küçüğünden en büyüğüne kadar kabukları en yaygın tortul kayaçlardan bazılarını oluşturuyordu.

Biyosferin işlevleri

Yaşamın gezegenin çehresini nasıl değiştirdiğine dair birkaç örneğe baktık. Biyosferin işlevleri hakkında bilinenleri özetleyelim.

Birincisi, atmosferin ve doğal suların bileşiminin değiştirilmesi ve sürdürülmesiyle ilgilidir. İkincisi, çeşitli maddeleri taşır, biriktirir veya dağıtır, yani yeniden dağıtır. Üçüncüsü, çevre oluşturma işlevini yerine getirir. Bütün bunlar, Dünya'nın jeokimyasal döngülerinin düzenlenmesi ve dengelenmesi süreci olarak özetlenebilir. Vernadsky'nin biyosfer doktrininde tanımladığı yapısal bileşenler tarafından güneş enerjisinin emilmesi, dönüştürülmesi, birikmesi ve serbest bırakılması nedeniyle gerçekleştirilir: bir dizi canlı organizma, biyojenik, biyoinert ve atıl madde.

Topraktan Ayrılmaz

Biyosferin ortaya çıktığı andan itibaren (büyük olasılıkla kesin bir an olmamasına rağmen), tüm bileşenleri birbirleriyle ve gezegenin geri kalan jeolojik kabukları - atmosfer, hidrosfer, litosfer - ile yakın etkileşime girer. Dünya-biyosfer sistemi, bireysel biyojeosinozlardan jeolojik zaman ölçeklerindeki küresel süreçlere kadar çeşitli düzeylerde birçok olumlu ve olumsuz geri bildirimle kaplıdır.

Biyosfer, gezegendeki tüm canlı organizmaların toplamı olarak anlaşılmaktadır. Dünyanın her köşesinde yaşıyorlar: okyanusların derinliklerinden, gezegenin bağırsaklarından hava sahasına kadar, bu yüzden birçok bilim adamı bu kabuğa yaşam alanı diyor. İnsan ırkının kendisi de onun içinde yaşıyor.

Biyosferin bileşimi

Biyosfer gezegenimizdeki en küresel ekosistem olarak kabul edilir. Birkaç küreden oluşur. Yani Dünya'nın tüm su kaynaklarını ve rezervuarlarını içerir. Bunlar Dünya Okyanusları, yeraltı ve yüzey sularıdır. Su hem birçok canlının yaşam alanıdır hem de yaşam için gerekli bir maddedir. Birçok sürecin akışını sağlar.

Biyosfer bir atmosfer içerir. İçinde çeşitli organizmalar var ve kendisi de çeşitli gazlara doymuş durumda. Tüm organizmaların yaşamı için gerekli olan oksijen özellikle değerlidir. Atmosfer aynı zamanda doğada hava ve iklimi etkileyerek hayati bir rol oynar.

Litosfer, yani yer kabuğunun üst tabakası biyosferin bir parçasıdır. Canlı organizmaların yaşadığı yerdir. Böylece böcekler, kemirgenler ve diğer hayvanlar dünyanın derinliklerinde yaşar, bitkiler büyür ve insanlar yüzeyde yaşar.

Dünyanın ve biyosferin en önemli sakinleridir. Sadece yerde değil, aynı zamanda toprak altında da büyük bir yer kaplarlar, su kütlelerinde yaşarlar ve atmosferde bulunurlar. Bitki formları farklılık gösterir: yosunlardan, likenlerden ve bitkilerden çalılara ve ağaçlara kadar. Hayvanlara gelince, en küçük temsilciler tek hücreli mikroplar ve bakterilerdir, en büyüğü ise kara ve deniz canlılarıdır (filler, ayılar, gergedanlar, balinalar). Hepsinin geniş bir çeşitliliği vardır ve her tür gezegenimiz için önemlidir.

Biyosferin önemi

Biyosfer tüm tarihsel dönemlerde çeşitli bilim adamları tarafından incelenmiştir. V.I. bu kabuğa çok dikkat etti. Vernadsky. Biyosferin, canlı maddenin yaşadığı sınırlarla tanımlandığına inanıyordu. Tüm bileşenlerinin birbirine bağlı olduğunu ve bir alandaki değişikliklerin tüm kabuklarda değişikliklere yol açacağını belirtmekte fayda var. Biyosfer, gezegendeki enerji akışının dağıtımında hayati bir rol oynamaktadır.

Dolayısıyla biyosfer insanların, hayvanların ve bitkilerin yaşam alanıdır. Temel maddeleri ve su, oksijen, toprak ve diğerleri gibi doğal kaynakları içerir. İnsanların onun üzerinde önemli bir etkisi var. Biyosferde doğadaki elementlerin bir döngüsü vardır, yaşam tüm hızıyla devam eder ve en önemli süreçler gerçekleştirilir.

Biyosfer üzerindeki insan etkisi

Biyosfer üzerindeki insan etkisi belirsizdir. Her yüzyılda antropojenik faaliyetler daha yoğun, yıkıcı ve büyük ölçekli hale geliyor, dolayısıyla insanlar yalnızca yerel çevre sorunlarının değil aynı zamanda küresel sorunların ortaya çıkmasına da katkıda bulunuyor.

Biyosfer üzerindeki insan etkisinin sonuçlarından biri, gezegendeki flora ve fauna sayısında azalmanın yanı sıra birçok türün yeryüzünden kaybolmasıdır. Örneğin tarımsal faaliyetler ve ormanların yok edilmesi nedeniyle bitki alanları daralmaktadır. Birçok ağaç, çalı ve ot ikincildir, yani birincil bitki örtüsü yerine yeni türler dikilmiştir. Buna karşılık, hayvan popülasyonları avcılar tarafından sadece yiyecek için değil, aynı zamanda değerli deriler, kemikler, köpekbalığı yüzgeçleri, fil dişleri, gergedan boynuzları ve çeşitli vücut parçalarının karaborsada satılması amacıyla da yok ediliyor.

Antropojenik aktivite, toprak oluşum sürecini oldukça güçlü bir şekilde etkiler. Böylece tarlaların sürülmesi rüzgar ve su erozyonuna yol açmaktadır. Bitki örtüsünün bileşimindeki bir değişiklik, diğer türlerin toprak oluşumu sürecine katılmasına ve dolayısıyla farklı bir toprak türünün oluşmasına neden olur. Tarımda çeşitli gübrelerin kullanılması ve katı ve sıvı atıkların toprağa bırakılması nedeniyle toprağın fiziksel ve kimyasal bileşimi değişmektedir.

Demografik süreçlerin biyosfer üzerinde olumsuz etkisi vardır:

• Gezegenin nüfusu artıyor, giderek daha fazla doğal kaynak tüketiliyor;
• endüstriyel üretimin ölçeği artıyor;
• daha fazla atık var;
• Tarım arazilerinin alanı artıyor.

İnsanların biyosferin tüm katmanlarının kirlenmesine katkıda bulunduğunu belirtmekte fayda var. Günümüzde çok çeşitli kirlilik kaynakları vardır:

• araç egzoz gazları;
• yakıtın yanması sırasında açığa çıkan parçacıklar;
• radyoaktif maddeler;
• petrol ürünleri;
• kimyasal bileşiklerin havaya salınması;
• belediye katı atıkları;
• pestisitler, mineral gübreler ve tarım kimyasalları;
• hem endüstriyel hem de belediye işletmelerinden gelen kirli atık sular;
• elektromanyetik cihazlar;
• nükleer yakıt;
• virüsler, bakteriler ve yabancı mikroorganizmalar.

Bütün bunlar sadece ekosistemlerde değişikliklere ve yeryüzündeki biyolojik çeşitliliğin azalmasına değil, aynı zamanda iklim değişikliğine de yol açıyor. İnsan ırkının biyosfer üzerindeki etkisi nedeniyle buzulların erimesi ve okyanus ve denizlerin seviyesinde değişiklikler, asit yağışları vb. meydana gelir.

Zamanla biyosfer giderek daha dengesiz hale gelir ve bu da gezegendeki birçok ekosistemin yok olmasına yol açar. Pek çok bilim adamı ve tanınmış kişi, Dünya'nın biyosferini yıkımdan korumak için insan topluluğunun doğa üzerindeki etkisinin azaltılmasını savunuyor.

Biyosferin malzeme bileşimi

Biyosferin bileşimi çeşitli bakış açılarından görülebilir. Malzeme bileşimi hakkında konuşursak yedi farklı bölümden oluşur:

• Canlı madde, gezegenimizde yaşayan canlıların tamamıdır. Temel bir bileşime sahipler ve diğer kabuklarla karşılaştırıldığında küçük bir kütleye sahipler, güneş enerjisini besleyerek çevrelerine dağıtıyorlar. Tüm organizmalar, dünya yüzeyine eşit olmayan bir şekilde dağılmış güçlü bir jeokimyasal kuvvet oluşturur.
• Biyojenik madde. Bunlar canlılar tarafından yaratılan mineral-organik ve tamamen organik bileşenler, yani fosil yakıtlardır.
• İnert madde. Bunlar canlıların katılımı olmadan kendi başlarına oluşan inorganik kaynaklar yani kuvars kumu, çeşitli kil ve su kaynaklarıdır.
• Canlı ve inert bileşenlerin etkileşimi yoluyla elde edilen biyoinert madde. Bunlar toprak ve tortul kökenli kayalar, atmosfer, nehirler, göller ve diğer yüzey sularıdır.
• Uranyum, radyum, toryum gibi radyoaktif maddeler.
• Dağınık atomlar. Kozmik radyasyondan etkilendiklerinde karasal kökenli maddelerden oluşurlar.
• Kozmik madde. Uzayda oluşan cisimler ve maddeler yeryüzüne düşer. Bunlar göktaşları veya kozmik toz parçaları olabilir.

Biyosferin katmanları

Biyosferin tüm kabuklarının sürekli etkileşim halinde olduğunu belirtmekte fayda var, bu nedenle bazen belirli bir katmanın sınırlarını ayırt etmek zordur. En önemli kabuklardan biri aerosferdir. Yerden yaklaşık 22 km yükseklikte hala canlıların yaşadığı bir seviyeye ulaşır. Genel olarak burası tüm canlı organizmaların yaşadığı hava sahasıdır. Bu kabuk nem, güneş enerjisi ve atmosferik gazlar içerir:

• oksijen;
• ozon;
• argon;
• azot;
• su buharı

Atmosferdeki gazların sayısı ve bileşimleri canlıların etkisine bağlıdır.

Jeosfer, biyosferin ayrılmaz bir parçasıdır; dünya yüzeyinde yaşayan canlıların bütününü içerir. Bu küre litosferi, flora ve fauna dünyasını, yeraltı suyunu ve dünyanın gaz zarfını içerir.

Biyosferin önemli bir katmanı hidrosferdir, yani yeraltı suyu olmayan tüm su kütleleridir. Bu kabuk Dünya Okyanusunu, yüzey sularını, atmosferik nemi ve buzulları içerir. Mikroorganizmalardan alglere, balıklara ve hayvanlara kadar tüm su küresinde canlılar yaşamaktadır.

Dünyanın katı kabuğundan daha detaylı bahsedecek olursak toprak, kayalar ve minerallerden oluşur. Bulunduğu ortama bağlı olarak, kimyasal ve organik bileşim bakımından farklılık gösteren ve çevresel faktörlere (bitki örtüsü, su kütleleri, yaban hayatı, antropojenik etki) bağlı olan farklı toprak türleri vardır. Litosfer, yeryüzünde eşit olmayan miktarlarda bulunan çok sayıda mineral ve kayadan oluşur. Şu anda 6 binden fazla mineral keşfedildi, ancak gezegende yalnızca 100-150 tür en yaygın olanıdır:

• kuvars;
• feldispat;
• olivin;
• apatit;
• alçıtaşı;
• karnalit;
• kalsit;
• fosforitler;
• silvinit vb.

Kayaların miktarına ve ekonomik kullanımına bağlı olarak bazıları, özellikle fosil yakıtlar, metal cevherleri ve değerli taşlar değerlidir.

Flora ve fauna dünyasına gelince, bu, çeşitli kaynaklara göre 7 ila 10 milyon türü içeren bir kabuktur. Tahminen Dünya Okyanusu sularında yaklaşık 2,2 milyon tür, karada ise yaklaşık 6,5 milyon tür yaşıyor. Gezegende hayvanlar aleminin yaklaşık 7,8 milyon temsilcisi ve bilinen tüm canlı türlerinin %15'inden fazlası tanımlanmamıştır, dolayısıyla insanlığın hepsini keşfetmesi ve tanımlaması yüzlerce yıl alacaktır. Gezegendeki mevcut türler.

Biyosferin Dünyanın diğer kabuklarıyla bağlantısı

Biyosferin tüm bileşenleri Dünya'nın diğer kabuklarıyla yakın ilişki içindedir. Bu tezahür biyolojik döngüde görülebilir; hayvanlar ve insanlar karbondioksiti serbest bıraktığında, bu karbondioksit fotosentez sırasında oksijeni serbest bırakan bitkiler tarafından emilir. Böylece bu iki gaz, çeşitli kürelerin birbirleriyle olan ilişkileri nedeniyle atmosferde sürekli olarak düzenlenir.

Bir örnek, biyosferin diğer kabuklarla etkileşiminin sonucu olan topraktır. Bu süreçte canlılar (böcekler, kemirgenler, sürüngenler, mikroorganizmalar), bitkiler, su (yeraltı suyu, yağış, rezervuarlar), hava kütlesi (rüzgar), toprağı oluşturan kayalar, güneş enerjisi, iklim rol alır. Tüm bu bileşenler yavaş yavaş birbirleriyle etkileşime girer ve bu da yılda ortalama 2 milimetre oranında toprağın oluşumuna katkıda bulunur.

Biyosferin bileşenleri canlı kabuklarla etkileşime girdiğinde kayalar oluşur. Canlıların litosfer üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak kömür, tebeşir, turba ve kireçtaşı birikintileri oluşur. Canlıların, hidrosferin, tuzların ve minerallerin ve belirli bir sıcaklığın karşılıklı etkisi sırasında mercanlar oluşur ve bunlardan da mercan resifleri ve adalar ortaya çıkar. Bu aynı zamanda Dünya Okyanusu sularının tuz bileşiminin düzenlenmesini de mümkün kılar.

Çeşitli rahatlama türleri, biyosferin dünyanın diğer katmanlarıyla bağlantısının doğrudan bir sonucudur: atmosfer, hidrosfer ve litosfer. Bu veya bu rahatlama biçimi, bölgenin su rejiminden ve yağıştan, hava kütlelerinin doğasından, güneş radyasyonundan, hava sıcaklığından, burada ne tür bitki örtüsünün yetiştiğinden, bu bölgede hangi hayvanların yaşadığından etkilenir.

Biyosferin doğadaki önemi

Gezegenin küresel ekosistemi olarak biyosferin önemi göz ardı edilemez. Tüm canlıların kabuğunun işlevlerine bakıldığında bunun önemi anlaşılabilir:

• Enerji. Bitkiler Güneş ile Dünya arasında aracıdır ve enerji alarak bir kısmı biyosferin tüm unsurları arasında dağıtılır ve bir kısmı besin oluşturmak için kullanılır.
• Gaz. Biyosferdeki farklı gazların miktarını, dağılımını, dönüşümünü ve göçünü düzenler.
• Konsantrasyon. Tüm canlılar biyojenik bileşenleri seçici olarak çıkarırlar, böylece hem yararlı hem de tehlikeli olabilirler.
• Yıkıcı. Bu, yeni canlı ve cansız maddelerin ortaya çıktığı, doğadaki elementlerin yeni bir cirosuna katkıda bulunan minerallerin ve kayaların, organik maddelerin yok edilmesidir.
• Çevre oluşturan. Çevre koşullarını, atmosferik gazların bileşimini, tortul kökenli kayaları ve toprak katmanını, su ortamının kalitesini ve gezegendeki maddelerin dengesini etkiler.

Uzun bir süre biyosferin rolü hafife alındı, çünkü diğer alanlarla karşılaştırıldığında gezegendeki canlı madde kütlesi çok küçük. Buna rağmen canlılar, doğanın güçlü bir gücüdür ve onsuz birçok süreç ve yaşamın kendisi imkansız olurdu. Canlıların faaliyeti sürecinde birbirleriyle etkileşimleri, cansız madde üzerindeki etkileri, doğal dünyanın kendisi ve gezegenin görünümü oluşur.

Vernadsky'nin biyosfer çalışmalarındaki rolü

Biyosfer teorisi ilk olarak Vladimir Ivanovich Vernadsky tarafından geliştirildi. Bu kabuğu diğer dünya kürelerinden izole ederek anlamını güncellemiş ve tüm ekosistemleri değiştiren, etkileyen çok aktif bir küre olduğunu ortaya koymuştur. Bilim adamı, biyosfer doktrininin doğrulandığı yeni bir disiplin olan biyojeokimyanın kurucusu oldu.

Canlı maddeyi inceleyen Vernadsky, her türlü rahatlama, iklim, atmosfer, tortul kökenli kayaların tüm canlı organizmaların faaliyetinin sonucu olduğu sonucuna vardı. Buradaki kilit rollerden biri, gezegenin çehresini değiştirebilecek belirli bir güce sahip olan belirli bir unsur olan, birçok dünyevi sürecin gidişatı üzerinde büyük etkisi olan insanlara verilmektedir.

Vladimir İvanoviç, yeni bir bilim dalının ortaya çıkmasına katkıda bulunan “Biyosfer” (1926) adlı eserinde tüm canlıların teorisini sundu. Akademisyen, çalışmasında biyosferi bütünleşik bir sistem olarak sundu, bileşenlerini ve ilişkilerini ve ayrıca insanın rolünü gösterdi. Canlı madde atıl maddeyle etkileşime girdiğinde bir dizi süreç etkilenir:

• jeokimyasal;
• biyolojik;
• biyojenik;
• jeolojik;
• atomların göçü.

Vernadsky, biyosferin sınırlarının yaşamın varoluş alanı olduğunu belirtti. Gelişimi oksijen ve hava sıcaklığından, su ve mineral elementlerinden, toprak ve güneş enerjisinden etkilenir. Bilim adamı ayrıca yukarıda tartışılan biyosferin ana bileşenlerini belirledi ve ana tek canlı maddeyi belirledi. Ayrıca biyosferin tüm fonksiyonlarını da formüle etti.

Vernadsky'nin yaşam ortamına ilişkin öğretisinin ana hükümleri arasında aşağıdaki tezler ayırt edilebilir:

• Biyosfer, okyanus derinliklerine kadar tüm su ortamını kaplar, dünyanın 3 kilometreye kadar yüzey katmanını ve troposfer sınırına kadar olan hava sahasını içerir;
• biyosfer ile diğer kabuklar arasındaki farkı, dinamizmi ve tüm canlı organizmaların sürekli aktivitesi ile gösterdi;
• Bu kabuğun özelliği, canlı ve cansız doğadaki unsurların sürekli dolaşımında yatmaktadır;
• canlı maddenin aktivitesi gezegende önemli değişikliklere yol açtı;
• biyosferin varlığı, gezegendeki iklimi ve yaşam döngülerinin seyrini belirleyen Dünya'nın astronomik konumu (Güneş'ten uzaklık, gezegenin ekseninin eğimi) tarafından belirlenir;
• Güneş enerjisi biyosferdeki tüm canlıların yaşam kaynağıdır.

Belki de bunlar, Vernadsky'nin öğretisinde ortaya koyduğu yaşam ortamına ilişkin temel kavramlardır; çalışmaları küresel olmasına ve daha fazla anlayış gerektirmesine rağmen, bugün hala geçerlidir. Diğer bilim adamlarının araştırmalarının temeli oldular.

Çözüm

Özetlemek gerekirse, biyosferdeki yaşamın farklı ve dengesiz bir şekilde dağıldığını belirtmekte fayda var. İster suda ister karada olsun, dünya yüzeyinde çok sayıda canlı organizma yaşar. Tüm varlıklar su, mineraller ve atmosfer ile temas halinde olup, onlarla sürekli iletişim halindedir. Yaşam için en uygun koşulları (oksijen, su, ışık, ısı, besinler) sağlayan şey budur. Okyanus suyu veya yer altı ne kadar derinse hayat o kadar monotondur. Canlı maddeler de bir alana yayılıyor ve dünya yüzeyindeki yaşam formlarının çeşitliliği dikkate değer. Bu yaşamı anlamak için bir düzineden fazla, hatta yüzlerce yıla ihtiyacımız olacak, ancak biyosfere değer vermemiz ve onu bugün zararlı insan etkisinden korumamız gerekiyor.

İnsanlar genellikle çevredeki alanı doğa veya yaşam alanı olarak adlandırır. Çoğumuz bu kavramla ilgili temel bilgileri okul derslerinde aldık: doğa tarihi (3. sınıf), coğrafya ve biyoloji (4), anatomi ve kimya (6). Ancak çok az kişi, hepsinin doğa bilimleri alanına ait olması dışında, bu bilimlerin nasıl birleştiğini anlıyor. Çevreleyen dünya hakkındaki tüm insan bilgisini özetlemek için geniş bir isim yaratıldı - biyosfer. Yıllar süren araştırmalara ve dikkatli çalışmalara rağmen, Dünya gezegeni hala bilim adamlarına üzerinde meydana gelen süreçler hakkında düşünmeleri için neden veriyor.

Tanım

Biyosfere ne denir? Literatürde bu terimin oldukça fazla yorumu bulunabilir ve bunların hepsi içerik bakımından farklılık gösterir, ancak anlam bakımından neredeyse aynıdır. Çoğu zaman biyosfer, az sayıdaki türden biri olan insanları da içeren, gezegenin küresel ekosistemine verilen addır. “Biyosfer” adını kelimenin tam anlamıyla eski Yunan dilinden çevirirsek, iki kökü vardır. "Küre", "bölge, küre, top" anlamına gelir ve "bios" kökü "hayat" anlamına gelir. Sonuç, özünde karmaşık ve çok yönlü bir bilimi tanımlayan oldukça geniş ve kesin bir isimdir. V.I. Vernadsky, biyosferin ne olduğu sorusuna kapsamlı bir cevap veriyor. Bu kavramı, coğrafya, jeokimya, biyoloji ve jeolojiyi içeren, Dünya hakkında bir bilimsel bilgi kompleksi olarak tanımlıyor. Biyosfer, canlıların ve yaşam alanlarının varlığı ilkesine göre birleşmiş bir koleksiyondur. Tüm küreler bileşim, işlevler ve özellikler bakımından farklıdır, ancak her biri çevremizdeki dünyanın varlığında ve evriminde önemli bir rol oynar.

Biyosfer doktrini

Filozof, bilim adamı, jeolog ve biyokimyacı V.I. Vernadsky, bütünsel bir bilgi sistemi yarattı. 20. yüzyılın başlangıcından önce, Dünya'nın ve üzerinde meydana gelen süreçlerin incelenmesi üzerine pek çok araştırma çalışması vardı, ancak büyük Rus bilim adamı bu materyali derinleştirmeyi ve genelleştirmeyi başardı. 19. yüzyılın başında Fransız doğa bilimci Lamarck, geleceğin biliminin ilk kavramını tanımladı, ancak ona bir isim vermedi. Avusturyalı paleontolog ve jeolog Eduard Suess, 1875 yılında bugün hala kullanılan “biyosfer” terimini icat etti. Bu bilimi gezegenimizdeki tüm canlıların bilgisi olarak tanımlayacaktır. Sadece 50 yıl sonra Vernadsky, canlı organizmaların birbiriyle bağlantısını ve dolaşımını kanıtlayacak. Şu andaki aşamada biyosfere ne denir? Bu, farklı kökenlerden gelen doğal unsurların etkileşime girdiği gezegenin kabuklarından biridir; benzersiz, dengeli bir sistem yaratan bunların kombinasyonudur.

Atmosfer

Dünya gezegeninin dış hava kabuğu. Kütlesinin çoğu yüzeye yakın yoğunlaşmıştır ve yüksekliği üç bin kilometreye kadar uzanır. Atmosfer tüm kabukların en hafifidir; yalnızca gezegenin çekim kuvveti nedeniyle yüzeyi terk etmez, artan rakımla birlikte katmanları yavaş yavaş boşalır. Yere ulaşan ultraviyole radyasyonun seviyesini azaltarak radyoaktif güneş radyasyonundan koruma sağlar. Atmosfer, canlı organizmaların varlığını sağlayan gazlar içerir: karbondioksit, nitrojen, oksijen, argon.

Hidrosfer

Dünyanın biyosferi gezegenin sulu kabuğunun bir kısmını içerir. Bileşimi maddenin topaklanma durumuna göre değişir. Hidrosfer, gezegendeki sıvı, gaz ve katı formda olabilen tüm su kaynaklarını birleştirir. Dünya Okyanusunun yüzey katmanları, Güneş'ten gelen ısının atmosfer yoluyla yeniden dağıtılmasına hizmet eder. Su, doğadaki maddelerin döngüsü sürecinde en hareketli fraksiyon olduğundan özel bir öneme sahiptir. Biyosferdeki organizmalar su elementine tamamen hakim olmuşlardır; Dünya Okyanusunun en derin çöküntülerinde ve Arktik buzullarında bulunabilirler. Hidrosferin kimyasal bileşimi aşağıdaki ana elementleri içerir: magnezyum, sodyum, klor, kükürt, karbon, kalsiyum vb.

Litosfer

Güneş sistemimizde tüm gezegenlerin katı bir kabuğu yoktur; bu durumda Dünya bir istisnadır. Litosfer, karanın bir kısmını oluşturan ve Dünya Okyanusunun yatağı görevi gören devasa bir kaya (katı) kaya kütlesidir. Dünyanın bu kabuğunun kalınlığı 70 ila 250 kilometre arasında değişmektedir, bileşimi tüm canlı organizmaların varlığı için gerekli olan alüminyum, demir, oksijen, magnezyum, potasyum, sodyum vb. miktarı bakımından çok çeşitlidir. . Bu jeosfer, yaşam katmanı dağılımının en küçük genişliği ile karakterize edilir. En gelişmiş olanı, birkaç metre uzunluğundaki litosferin üst tabakasıdır. Derinlere inildikçe sert kabuğun sıcaklığı ve yoğunluğu artar, bu da ışık eksikliğiyle birlikte canlı organizmaların var olmasına izin vermez.

Biyosfer

Bu jeosfer, Dünya'nın tüm kabuklarını (hidrosfer, atmosfer ve litosfer) içlerindeki canlı maddenin varlığıyla birleştirir. Tüm insanlık için biyosferin rolünü abartmak zordur; biyosfer çevre ve köken kaynağıdır. Bu, madde ve enerji alışverişi nedeniyle herhangi bir organizmanın var olma olasılığını belirleyen karmaşık bir ilişkiler sistemidir. Organik ve inorganik bileşikler arasında sürekli olarak meydana gelen döngü sürecine 40'tan fazla kimyasal element katılmaktadır. Enerjinin ana kaynağı Güneş'tir. Dünya, yıldızdan en uygun mesafede bulunur ve atmosfer şeklinde koruyucu bir bariyerle donatılmıştır. Bu nedenle güneş enerjisi, canlı maddeyle birlikte biyosferin varlığındaki en önemli biyokimyasal faktördür. Bir dizi faktörün etkisiyle meydana gelen süreçler tam bir döngüsel forma sahiptir; maddenin atmosfer, litosfer, hidrosfer ve canlı organizmalar arasında dolaşımını sağlarlar.

Biyosferin sınırları

Biyosfer kabuğunun kapsamını analiz ederken, onun eşitsiz dağılımını görebiliriz. Alt sınır litosferin katmanlarında bulunur; 4 km'nin altına düşmez. Yerkabuğunun üst tabakası - toprak - canlı madde yoğunluğu açısından biyosferin en doymuş tabakasıdır. Dünya Okyanusunun, nehirlerin, göllerin, bataklıkların, buzulların geniş alanlarını içeren hidrosfer tamamen “canlı kabuk” kapsamına girmektedir. En yüksek organizma konsantrasyonları rezervuarların yüzey ve kıyı katmanlarında gözlenir, ancak yaşam aynı zamanda derin deniz çöküntülerinde, maksimum 11 km'den daha derinde ve dip çökeltilerinde de mevcuttur. Biyosferin üst sınırı yüzeyden 20 km uzaklıkta bulunmaktadır. Atmosfer, "canlı katmanı" ozon kalkanıyla sınırlandırır; bunun üzerindeki organizmalar kısa dalga ultraviyole radyasyonla yok edilir. Bu nedenle, canlı maddenin maksimum konsantrasyonu litosfer ve atmosferin sınırlarındadır.

Birleştirmek

Biyosfer doktrini, organizmaların Dünya'nın "canlı kabuğunun" oluşumunda ve işleyişindeki kilit rolünü de belirleyen V.I. Vernadsky tarafından yaratıldı. Daha önce diğer bilim adamları da benzer sonuçlara varmışlardı, ancak Rus doğa bilimci, genel döngüye de katılan inorganik bileşiklerin yapısında bulunmasının gerekliliğini kanıtlayabildi. Ona göre biyosfer aşağıdaki bileşime sahiptir:

1. Canlı organizmalar (biyolojik kütle, tüm türlerin toplamı).
2. Biyojenik madde (canlı organizmaların yaşamı boyunca yaratılan, onların işlenmesinin bir ürünüdür).
3. (canlı organizmaların katılımı olmadan oluşturulan inorganik bileşikler).
4. Biyoinert madde (canlı organizmalar ve inert maddenin ortaklaşa oluşturduğu).
5. Kozmik kökenli madde.
6. Dağınık atomlar.

Menşe tarihi

Milyarlarca yıl önce, Dünya'nın katı kabuğu - litosfer - oluştu. Biyosfer adı verilen oluşumun bir sonraki aşaması, tektonik plakaları hareket ettiren, volkanik patlamalara, depremlere vb. neden olan jeolojik süreçler nedeniyle meydana geldi. Sabit jeolojik formların oluşmasından sonra sıra, canlı organizmaların ortaya çıkmasına gelmişti. Litosferin oluşumu sırasında meydana gelen çeşitli biyokimyasal elementlerin aktif emisyonları nedeniyle gelişebildiler. Canlı madde birkaç milyon yıldır yaşam için kabul edilebilir koşullar yaratıyor. Kademeli evrimi nedeniyle atmosferin gaz bileşimi oluşmuştur. Organik ve inorganik bileşiklerin Güneş enerjisinin etkisi altındaki sürekli etkileşimi, canlı maddenin gezegenin tüm bölgesine yayılmasını ve görünümünü önemli ölçüde değiştirmesini mümkün kılmıştır.

Evrim

Dünyadaki ilk canlı organizmalar hidrosferde ortaya çıktı; onların karaya kademeli olarak ortaya çıkışı oldukça uzun bir süre sürdü. Biyosferin başka bir kabuğunun (litosfer) gelişimi ozon tabakasının oluşumuna neden oldu. Fotosentez süreci boyunca devasa bir biyolojik kütle atmosferden karbondioksiti emdi ve oksijeni serbest bıraktı. Bu durumda, canlı madde pratik olarak enerji, yani Güneş kullanır. Hidrosferin kalınlığında organik maddeden yoksun olan aerobik organizmalar kara yüzeyine ulaşarak enerji dolaşımı nedeniyle evrim sürecini önemli ölçüde hızlandırdı. Şu anda, Dünya'nın "canlı kabuğu" istikrarlı bir denge halindedir, ancak insanlık bunun üzerinde giderek daha olumsuz bir etkiye sahiptir. Dünyanın yeni bir alanı yaratılıyor - noosfer, insan ve doğa arasında daha uyumlu bir işbirliği anlamına geliyor, ancak bu ayrı ve çok ilginç bir çalışma konusu. Biyokütledeki önemli azalmaya rağmen biyosfer çalışmaya devam ediyor; "canlı kabuk" insan faaliyetinin neden olduğu hasarı telafi etmeye çalışıyor. Tarih, bu sürecin oldukça uzun sürebileceğini gösteriyor.

Biyokimyasal fonksiyonlar

Biyosferin yapısındaki ana bileşen biyokütledir. “Canlı kabuğun” tüm biyokimyasal fonksiyonlarını yerine getirir, bileşimini dengede tutar, maddelerin ve enerjinin dolaşım sürecini sağlar. Gaz fonksiyonu atmosferin optimal bileşimini korur. Oksijen salan ve karbondioksiti emen bitkilerin fotosentezi yoluyla gerçekleştirilir. Canlı organizmalar nefes verirken ve ayrışma sırasında CO2 yayarlar. Gaz değişimi sürekli olarak meydana gelir; kimyasal reaksiyonlar sırasında inorganik bileşikler yer alır. Enerji işlevi, harici bir kaynağın - güneş ışığının biyokütlesinin (bitkiler) emilmesi ve dönüştürülmesinden oluşur. Konsantrasyon işlevi, yaşam sürecindeki tüm organizmalar, ölümlerinden sonra organik ve inorganik bileşikler şeklinde biyosfere dönen gerekli düzeyde biyokimyasal element biriktirir. Redoks fonksiyonu biyokimyasal bir reaksiyondur. Canlı bir organizmanın yaşamı boyunca meydana gelir ve madde döngüsünde gerekli bir bağlantıdır.

Biyokütle

Tüm canlı organizmalar dünyanın kürelerine eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. En yüksek biyokütle konsantrasyonu gezegenin jeosferlerinin kavşaklarında gözlenir. Bu, optimal yaşam koşullarının (sıcaklık, nem, basınç, biyokimyasal bileşiklerin varlığı) oluşması nedeniyle oluşur. Biyokütlenin bileşimi de aynı değildir. Karada bitkiler avantajlıdır; hidrosferde ise canlı maddenin temeli hayvanlardır. Biyokütlenin yoğunluğu coğrafi konuma, litosferdeki habitatın derinliğine ve atmosferdeki yüksekliğe bağlıdır. Bitki ve hayvan türlerinin sayısı çok fazladır ancak tüm organizmaların yaşam alanı biyosferdir. Biyoloji, ayrı bir bilim olarak, içinde meydana gelen tüm süreçleri büyük ölçüde açıklar. Bu, her türlü biyokütlenin kökeni, çoğalması ve göçüdür.

Biyosferin özellikleri

Dünyanın "canlı kabuğunun" önemi ve ölçeği, onun yeni nesil doğa bilimcileri tarafından sürekli incelenmesini sağlayacaktır. Sistem bütünlüğü, dinamik gelişimi ve dengesi açısından benzersizdir. Ana ve en şaşırtıcı özelliği istikrarı ve iyileşme yeteneğidir. Gezegenin canlı bir filmi olan biyosferin varlığı sırasında meydana gelen felaketlerin sayısı çok fazladır. Biyokütlenin çoğunun yok olmasına yol açtılar, gezegenin görünümünü önemli ölçüde değiştirdiler, yüzeyinde ve çekirdeğinde meydana gelen süreçleri düzelttiler. Ancak her darbeden sonra biyosfer, olumsuz etkiye uyum sağlayarak veya onu bastırarak değiştirilmiş bir biçimde restore edildi. Bu nedenle dünyanın biyosferi, doğada meydana gelen tüm süreçleri bağımsız olarak düzenleyebilen canlı bir organizmadır.

Kalkınma beklentileri

İlkokuldaki her modern çocuk, doğa tarihi (3. sınıf) gibi bir konuyu öğrenir. Bu derslerde minik insana hangi kurallara göre yaşadığını anlatıyorlar. Belki programı biraz değiştirip çocuklara doğaya saygı duymayı ve sevmeyi öğretmek faydalı olabilir, o zaman insanlık yeni bir jeosfer yaratabilecektir. Yüzyıllar boyunca biyosfer hakkında biriken tüm bilgiler, doğanın ve insanın birliğini ima edecek olan daha da geliştirilmesi için uygulanmalıdır. Çevreye verilen zararı düzeltmek için çok geç olmadan, insanlar, Dünya'nın “canlı kabuğunun” kendisini yenileyebildiğini, ancak aynı zamanda bütünlüğüne sürekli zarar veren bir nesneyi de ortadan kaldırabildiğini düşünmelidir. ve uyum.

Siyaset Bilimi: Sözlük-Referans Kitabı

Biyosfer

(itibaren Yunan bios hayatı ve küre)

Alt atmosfer, hidrosfer ve üst litosferi kapsayan aktif yaşam bölgesi. Biyosferde, canlı organizmalar (canlı madde) ve bunların yaşam alanları organik olarak birbirine bağlıdır ve birbirleriyle etkileşime girerek bütünsel bir dinamik sistem oluşturur. “Biyosfer” terimi 1875 yılında E. Suess tarafından tanıtıldı. Biyosferin, canlı organizmaların (insanlar dahil) toplam aktivitesinin kendisini gezegen ölçeğinde ve öneminde jeokimyasal bir faktör olarak gösterdiği, Dünya'nın aktif kabuğu olduğu doktrini, V. I. Vernadsky (1926) tarafından yaratılmıştır.

Modern doğa biliminin başlangıcı. Eş anlamlılar sözlüğü

Biyosfer

Dünyadaki yaşamın varlığı ve dağılımı. Atmosferin alt kısmını (bu anlamda aerobiyosfer olarak adlandırılır), hidrosferi (hidrobiyosfer), kara yüzeyini (terbiyosfer) ve litosferi (litobiyosfer), Dünya'nın 5-6 km derinliğinden günümüze kadar değişen canlı organizmaların yaşadığı kısmı içerir. Yerden 12-17 km yukarıda. "Biyosfer" terimi, Avusturyalı jeolog Eduard Suess (1875) tarafından bilime tanıtıldı ve bunun doktrini, antropogenezden bu yana insanlar da dahil olmak üzere tüm canlı organizmaların faaliyetlerinin bütünlüğünün yer aldığı Dünya'nın aktif kabuğu olarak tanıtıldı. Kendini gezegen ölçeğinde ve öneminde jeokimyasal bir faktör olarak gösteren, büyük Rus düşünür V.I. Vernadsky (1926) tarafından yaratılmıştır. Biyosferin temel yapısal ve işlevsel birimi biyojeosinozdur, yani birbirleriyle (biyosenoz) ve inorganik habitatla (biyotop) etkileşime giren organizmalar topluluğu. Biyojeosinozda organizmalar ve çevre tek bir dinamik sistem oluşturur ve bu sayede gezegendeki yaşamın sonsuzluğunun temeli olan maddenin biyolojik döngüsünü gerçekleştirebilirler. Maddelerin biyojeokimyasal döngüler biçiminde dolaşımı, gezegen ölçeğinde bir ekolojik sistemin - biyosferin - dünyasında var olması için gerekli bir koşuldur. Vernadsky'ye göre biyosferin maddesi birbirine bağlı 7 parçadan oluşur: 1) canlı madde, 2) biyojenik madde (fosil yakıtlar, kireçtaşları vb.), 3) atıl madde (örneğin magmatik kayalar), 4) biyoinert madde madde (özellikle toprak), 5) radyoaktif madde, 6) dağınık atomlar ve 7) kozmik kökenli madde (örneğin meteorlar). Biyosfer doğal kaynakların büyük kısmını içerir; Fosil yakıtlar ve tortul kayaçlar temel olarak gezegendeki canlı maddeler tarafından yaratılmaktadır. Mikroorganizmaların aktivitesi, metal sülfitlerin çökeltilmesi, bakır, uranyum, selenyum vb. cevherlerinin oluşumu ile ilişkilidir. Biyosfer ölçeğinde meydana gelen maddelerin tüm döngüsü, içinden geçen enerji akışı, şunlardan kaynaklanmaktadır: tek kaynak – Güneş. Vernadsky tarafından keşfedilen, Dünya'daki biyokütlenin korunumu yasası şeklinde ifade edilen, gelen güneş enerjisi miktarları ile oluşan canlı madde miktarı arasında yakın (niceliksel) bir ilişki kurulmuştur.

Çevresel terimler ve tanımlar sözlüğü

Biyosfer

Dünya gezegenindeki canlı organizmaların yaşam alanı, en büyük ekosistem. B. terimi Avusturyalı jeolog E. Suess (1875) tarafından önerildi, ancak tam bir B. doktrini, canlı organizmaların jeolojik dönüştürücü rolünü kanıtlayan Rus bilim adamı V. I. Vernadsky (1926) tarafından yaratıldı. Kireçtaşı yataklarını, kömür ve petrol yataklarını oluşturan, atmosferde serbest oksijen biriktiren canlı organizmalardı. B. atmosferin alt kısmını (troposfer), hidrosferin tamamını (tatlı ve deniz suları) ve Dünya litosferinin üst kısmını kapsar. B.'nin üst sınırı deniz seviyesinden 6 km yükseklikte, alt sınırı ise yer kabuğunun kalınlığında 15 km derinlikte (bu derinlikte bakteriler petrol sularında yaşar) ve okyanusta 11 km bulunur. . Dünyanın çapıyla (13.000 km) karşılaştırıldığında B., yüzeyinde ince bir filmdir. Ancak B.'deki ana yaşam, yalnızca birkaç on metreyi kapsayan çok daha dar sınırlar içinde yoğunlaşmıştır. B. ekolojik dengenin korunduğu, kendi kendini düzenleyen bir ekosistemdir. Bulgaristan'da yaşam, çevre dostu ve tükenmez güneş enerjisinin sürekli akışı ve kimyasal element-biyojen döngüleri nedeniyle gerçekleştirilmektedir (bkz. Su döngüsü, Karbon döngüsü, Oksijen döngüsü, Azot döngüsü, Fosfor döngüsü). B. orta düzeyde insan müdahalesiyle bu döngüleri sürdürebiliyor, ancak yoğunlaşmasıyla döngüler bozulabiliyor. Şu anda karbon ve su döngülerinin yanı sıra kükürt de bozuldu, ancak önümüzdeki yıllarda bir çevre krizi patlak verecek kadar değil. Ancak sera etkisi şimdiden kendini gösteriyor; geniş alanlara asit yağmurları yağıyor. Ozon tabakasının tahrip olması B.. için büyük tehlike oluşturuyor. Litosferin teknolojik olarak bozulması (madencilik, şehir inşaatı, yol, hidrolik yapılar vb. sırasında) tehlikeli boyutlara ulaştı. Dünya, uzayda seyahat eden ve üssünde onarım yapma veya atıklardan kurtulma olanağı bulunmayan bir uzay gemisine benzetilmektedir. Dolayısıyla “gemi”nin yani B.’nin kaderi mürettebatının elindedir. Bu, son yıllarda çevre koruma alanında artan uluslararası işbirliğini açıklamaktadır. B. kavramına yakın olan, 70'li yıllarda ortaya çıkan “gaia” kavramıdır (Gaia, Yunan mitolojisinde yeryüzünün tanrıçasıdır). Yirminci yüzyıl İngiliz bilim adamı J. Lovelock tarafından önerildi.

Acil Durumlar Bakanlığı Terimler Sözlüğü

Biyosfer

atmosferin alt kısmını (aerobiyosfer), tüm hidrosferi (hidrosfer), kara yüzeyini (terrabiyosfer) ve litosferin üst katmanlarını (litobiyosfer) kapsayan canlı organizmaların varoluş ve işleyiş bölgesi. B., canlı organizmaların birleşik aktivitesinin gezegen ölçeğinde jeokimyasal bir faktör olarak göründüğü Dünya'nın aktif kabuğudur. "B" terimi ve kavramı. hem canlı organizmaları (canlı maddeyi) hem de onların yaşam alanlarını içerir. Aynı zamanda organizmalar birbirleriyle karmaşık yollarla etkileşime girer ve abiyotik kürelerle (atmosfer, litosfer, hidrosfer) tek bir bütün oluşturan organik olarak bütünsel ve dinamik bir sistemi temsil eder. B. karmaşık bir işlevsel yapıdır. B.'nin üstünde ve altında canlıların tesadüfen düştüğü katmanlar (ebiyosfer) bulunur (parabiyosfer ve metabiyosfer), sınırlarının ötesinde yaşam imkansızdır; En son verilere göre ebiyosferin toplam kalınlığının 12-17 km (bazen biraz daha fazla veya daha az) olduğu tahmin edilmektedir: maksimum litosferin dibine kadar 5-6 (genellikle 2-3) km derinliğe kadar Dünya Okyanusu ve Dünya yüzeyinden 6-7 km yüksekliğe kadar. B. dünyadaki en büyük ekosistemdir; Morfolojik yapılara ek olarak, daha düşük hiyerarşik düzeydeki alt sistemlere bölünmüştür: kara ekosistemleri, okyanus, litosferin üst katmanı ve atmosferin alt katmanı. Kara ekosistemi sırasıyla biyografik bölgelere, bunlar doğal bölgelere, biyomlara vs. bölünmüştür. B. geniş bir biyotik metabolizma aralığı ile karakterize edilir. "B" terimi. Avusturyalı jeolog E. Suess (1831-1914) tarafından 1875'te tanıtıldı. Dünyanın aktif bir kabuğu olarak dünyanın doktrini, V.I. Vernadsky'nin (1926).

Ansiklopedi "Biyoloji"

Biyosfer

Bileşimi, yapısı ve enerjisi, insanlar da dahil olmak üzere canlı organizmaların birleşik faaliyetleri tarafından belirlenen ve dönüştürülen Dünya'nın kabuğu. Başka bir deyişle biyosfer, Dünya'nın biyojeosenotik örtüsüdür (bkz.). Atmosferin alt kısmını (ozon perdesinin yüksekliğine kadar - deniz seviyesinden 20-25 km yüksekte), hidrosferin tamamını ve litosferin üst kısmını (karada 3-4 km derinliğe kadar ve 1 –okyanus tabanının 2 km altında). Biyosferdeki tüm canlı organizmalar birlikte gezegenin biyokütlesini oluşturur. Biyosfer doktrini V.I. Bunu 1926'dan beri geliştiren Vernadsky. Biyosferin canlı organizmalarını bütünlükleri içinde yaşayan madde olarak adlandırdı. Ayrıca canlı organizmalar tarafından oluşturulan ve işlenen bir besin maddesini (örn. fosil yakıtlar) tanımladı; canlı organizmaların katılımı olmadan oluşan inert madde (örneğin volkanik lav); Canlı organizmalar ve inorganik doğadaki süreçler (örneğin toprak) tarafından oluşturulan biyoinert madde; radyoaktif ve kozmik (meteoritler vb.) maddeler. Vernadsky, canlı maddenin gezegensel gelişimin öncü gücü olduğunu düşünüyordu. Canlı organizmaların birbirleriyle ve çevreleriyle sürekli etkileşiminin, yaşamın varlığı için gerekli çevresel koşulları, yani biyosfer düzeyinde homeostaziyi sağladığını tespit etti. Bilim adamı, biyosferi, canlı madde ile çevre arasındaki madde alışverişi yoluyla, yani dünyanın tek bir ekosistemi olarak enerjiyi yakalayan, biriktiren ve aktaran karmaşık, oldukça organize, dinamik bir sistem olarak nitelendirdi. Daha sonra (1944) Vernadsky, biyosferin yeni bir durumu anlamına gelen ve insan zihninin biyosferin gelişiminde belirleyici faktör haline geldiği noosfer kavramını ortaya attı. Bu konum, 20. yüzyılda insan ekonomik faaliyetinin giderek artan yoğunluğuyla bağlantılı olarak özellikle önem kazanmaktadır. Doğası gereği küresel hale geldi ve buna hava ve su kirliliği, toprak erozyonunun yanı sıra biyosfer için diğer olumsuz sonuçlar da eşlik ediyor. Biyosferi oluşturan bireysel biyojeosinozları korumak için biyosfer rezervleri oluşturulmakta ve biyosfer üzerindeki olumsuz antropojenik etkiyi azaltmaya yönelik ulusal ve uluslararası programlar da benimsenmektedir.