Žmogus supančią erdvę įprastai vadina gamta arba buveine. Daugelis iš mūsų pagrindinių žinių apie šią sąvoką gavome mokyklos pamokose: gamtos istorijos (3 klasė), geografijos ir biologijos (4), anatomijos ir chemijos (6). Tačiau mažai kas supranta, kaip šie mokslai yra sujungti, išskyrus tai, kad jie visi priklauso gamtos mokslų sričiai. Apibendrinant visas žmogaus žinias apie supantį pasaulį, buvo sukurtas vienas talpus pavadinimas – biosfera. Nepaisant daugelio metų tyrimų ir kruopštaus tyrimo, Žemės planeta vis dar suteikia mokslininkams pagrindo susimąstyti apie joje vykstančius procesus.
Apibrėžimas
Kas vadinama biosfera? Literatūroje yra gana daug šio termino interpretacijų ir visos jos skiriasi savo turiniu, tačiau savo prasme yra beveik identiškos. Dažniausiai biosfera vadinama pasauline planetos ekosistema, į kurią žmogus įtrauktas kaip viena iš nedaugelio rūšių. Jei pavadinimą „biosfera“išversime pažodžiui iš senovės graikų kalbos, tada jis turi dvi šaknis. „Sfera“reiškia „regionas, sfera, rutulys“, o šaknis „bios“verčiama kaip „gyvybė“. Pasirodo, gana talpus ir tikslus pavadinimas, kuris iš tikrųjų apibrėžia sudėtingą ir daugialypį mokslą. VI Vernadskis pateikia išplėstinį atsakymą į klausimą, kas vadinama biosfera. Šią sąvoką jis apibrėžia kaip mokslinių žinių apie Žemę kompleksą, apimantį geografiją, geochemiją, biologiją, geologiją. Biosfera yra žemės kriauklių rinkinys, sujungtas pagal gyvų būtybių ir jų buveinių buvimo principą. Visos sferos skiriasi savo sudėtimi, funkcijomis ir savybėmis, tačiau kiekviena iš jų atlieka svarbų vaidmenį mus supančio pasaulio egzistavimo ir raidos procese.
Mokymas apie biosferą
Filosofas, mokslininkas, geologas ir biochemikas V. I. Vernadskis sukūrė vientisą žinių sistemą. Iki XX amžiaus pradžios buvo atlikta daug tyrimų apie Žemę ir joje vykstančius procesus, tačiau didysis rusų mokslininkas sugebėjo šią medžiagą pagilinti ir apibendrinti. pradžioje prancūzų gamtininkas Lamarkas apibrėžė pirminę ateities mokslo sampratą, tačiau pavadinimo jai nesuteikė. Austrų paleontologas ir geologas Eduardas Suesas 1875 metais sukūrė terminą „biosfera“, kuris vartojamas iki šiol. Jis apibrėžs šį mokslą kaip žinias apie visą mūsų planetos gyvybę. Tik po 50 metų Vernadskis įrodys gyvų organizmų ir neorganinių medžiagų ryšį, jų cirkuliaciją. Kas vadinamabiosfera dabartiniame etape? Tai vienas iš planetos apvalkalų, kuriame sąveikauja įvairios kilmės natūralūs elementai, būtent jų derinys sukuria unikalią, subalansuotą sistemą.
Atmosfera
Išorinis Žemės planetos oro apvalkalas. Didžioji jo masės dalis yra sutelkta pačiame paviršiuje, o aukštyje ji tęsiasi tris tūkstančius kilometrų. Atmosfera yra lengviausia iš visų apvalkalų, ji nepalieka paviršiaus tik dėl planetos gravitacijos, tačiau didėjant aukščiui jos sluoksniai palaipsniui išsikrauna. Ozono sluoksnis apsaugo nuo radioaktyvaus saulės poveikio, nes sumažina ultravioletinių spindulių, patenkančių į žemę, lygį. Atmosferos sudėtis apima dujas: anglies dioksidą, azotą, deguonį, argoną, kurie užtikrina gyvų organizmų egzistavimą.
Hidrosfera
Žemės biosfera apima dalį planetos vandens apvalkalo. Jo sudėtis skiriasi priklausomai nuo medžiagos agregacijos būsenos. Hidrosfera jungia visus planetos vandens išteklius, kurie gali būti skysto, dujinio ir kieto pavidalo. Pasaulio vandenyno paviršiniai sluoksniai padeda perskirstyti šilumą, sklindančią iš Saulės per atmosferą. Vanduo yra ypač svarbus medžiagų apykaitos procese gamtoje, nes jis yra judriausia frakcija. Biosferos organizmai visiškai įvaldė vandens stichiją, jų galima rasti giliausiuose Pasaulio vandenyno dugno baseinuose ir Arkties ledynuose. Hidrosferos cheminę sudėtį sudaro šie pagrindiniai elementai: magnis, natris, chloras,siera, anglis, kalcis ir kt.
Litosfera
Mūsų Saulės sistemoje ne visos planetos turi tvirtą apvalkalą, Žemė šiuo atveju yra išimtis. Litosfera yra didžiulė uolienų (kietų) uolienų masė, kuri sudaro dalį sausumos ir tarnauja kaip vandenynų dugnas. Šio Žemės apvalkalo storis yra nuo 70 iki 250 kilometrų, jo sudėtis yra pati įvairiausia pagal cheminių elementų (silicio, aliuminio, geležies, deguonies, magnio, kalio, natrio ir kt.) skaičių. būtinas visiems gyviems organizmams egzistuoti. Šiai geosferai būdingas mažiausias gyvybės pasiskirstymo sluoksnio plotis. Labiausiai išvystytas yra kelių metrų viršutinis litosferos sluoksnis. Didėjant gyliui, kietojo apvalkalo temperatūra ir tankis didėja, todėl kartu su šviesos trūkumu gyviems organizmams tampa neįmanoma egzistuoti.
Biosfera
Ši geosfera sujungia visus Žemės apvalkalus (hidrosferą, atmosferą ir litosferą), nes juose yra gyvos medžiagos. Sunku pervertinti biosferos vaidmenį visai žmonijai, ji yra aplinka ir kilmės š altinis. Tai sudėtinga tarpusavio santykių sistema, kuri lemia bet kurio organizmo egzistavimo galimybę dėl medžiagų ir energijos mainų. Cirkuliacijos procese, kuris nuolat vyksta tarp organinių ir neorganinių junginių, dalyvauja daugiau nei 40 cheminių elementų. Pagrindinis energijos š altinis yra Saulė. Žemė yra optimaliu atstumu nuo žvaigždės ir yra aprūpinta apsaugineatmosferos barjeras. Todėl kartu su gyvąja medžiaga saulės energija yra svarbiausias biocheminis biosferos egzistavimo veiksnys. Dėl daugelio veiksnių įtakos vykstantys procesai turi visišką ciklišką formą, užtikrina medžiagų cirkuliaciją tarp atmosferos, litosferos, hidrosferos ir gyvų organizmų.
Biosferos ribos
Analizuojant biosferos apvalkalo ilgį, matomas netolygus jo pasiskirstymas. Apatinė riba yra litosferos sluoksniuose, nenukrenta žemiau 4 km. Viršutinis žemės plutos sluoksnis - dirvožemis - yra labiausiai prisotintas biosferos sluoksnis pagal gyvosios medžiagos tankį. Hidrosfera, apimanti Pasaulio vandenyno platybes, upes, ežerus, pelkes, ledynus, yra visiškai „gyvo apvalkalo“dalis. Didžiausios organizmų koncentracijos stebimos vandens telkinių paviršiniame ir pakrančių sluoksniuose, tačiau gyvybė egzistuoja ir giliavandeniuose baseinuose, kurių didžiausias gylis didesnis nei 11 km, bei dugno nuosėdose. Viršutinė biosferos riba yra 20 km atstumu nuo paviršiaus. Atmosfera apriboja „gyvąjį sluoksnį“ozono skydu, virš kurio organizmus sunaikins trumpųjų bangų ultravioletinė spinduliuotė. Taigi didžiausia gyvosios medžiagos koncentracija yra ties litosferos ir atmosferos ribomis.
Sudėtis
Biosferos doktriną sukūrė VI Vernadskis, jis taip pat nustatė pagrindinį organizmų vaidmenį formuojant ir veikiant Žemės „gyvajam apvalkalui“. Anksčiau prie panašių išvadų priėjo ir kiti mokslininkai, bet rusaigamtininkas sugebėjo įrodyti, kad struktūroje yra neorganinių junginių, kurie taip pat dalyvauja bendrame cikle. Jo nuomone, biosferos sudėtis yra tokia:
- Gyvieji organizmai (biologinė masė, visų rūšių visuma).
- Biogeninė medžiaga (susikuria gyvų organizmų gyvavimo metu, yra jų perdirbimo produktas).
- Inertinė medžiaga (neorganiniai junginiai, kurie susidaro nedalyvaujant gyviems organizmams).
- Bioinertinė medžiaga (susidaro gyvų organizmų ir inertinės medžiagos).
- Kosminės kilmės medžiaga.
- Išsklaidyti atomai.
Įvykio istorija
Prieš milijardus metų susiformavo kietas Žemės apvalkalas – litosfera. Kitas vadinamosios biosferos formavimosi etapas įvyko dėl geologinių procesų, išjudinusių tektonines plokštes, sukėlusius ugnikalnių išsiveržimus, žemės drebėjimus ir kt. Susiformavus stabilioms geologinėms formoms, atėjo eilė gyvų organizmų atsiradimui. Jie gavo galimybę vystytis dėl aktyvių įvairių biocheminių elementų emisijų, atsiradusių formuojantis litosferai. Gyvoji medžiaga gyvybei priimtinas sąlygas kuria jau kelis milijonus metų. Dėl fazinės evoliucijos susidarė atmosferos dujų sudėtis. Nuolatinė organinių ir neorganinių junginių sąveika veikiant Saulės energijai leido gyvoms medžiagoms plisti visoje planetoje irgerokai pakeisti savo išvaizdą.
Evoliucija
Pirmieji gyvi organizmai Žemėje pasirodė hidrosferoje, jų laipsniškas išėjimas į sausumą truko gana ilgai. Kito biosferos apvalkalo - litosferos - vystymasis paskatino ozono sluoksnio susidarymą. Dėl fotosintezės proceso didžiulė biologinė masė sugėrė iš atmosferos anglies dvideginį ir išskirdavo deguonį. Šiuo atveju gyvoji medžiaga naudoja beveik neišsenkamą energijos š altinį – Saulę. Aerobiniai organizmai, kuriems hidrosferos storyje trūko organinių medžiagų, išlindo į žemės paviršių ir dėl energijos ciklo gerokai paspartino evoliucijos procesą. Šiuo metu Žemės „gyvasis apvalkalas“yra stabilios pusiausvyros būsenoje, tačiau žmonija daro jam vis didesnę neigiamą įtaką. Kuriama nauja žemės sfera - noosfera, tai reiškia darnesnę žmogaus ir gamtos pagalbą, tačiau tai atskira ir labai įdomi tema. Biosfera funkcionuoja toliau, nepaisant ženkliai sumažėjusios biomasės, „gyvas apvalkalas“siekia kompensuoti žmogaus veiklos padarytą žalą. Kaip rodo istorija, šis procesas gali užtrukti daug laiko.
Biocheminės funkcijos
Pagrindinis biosferos struktūros komponentas yra biomasė. Jis atlieka visas biochemines „gyvo apvalkalo“funkcijas, palaiko pusiausvyros būseną, užtikrina medžiagų ir energijos cirkuliacijos procesą. Dujų funkcija palaiko optimalią atmosferos sudėtį. Ji yraJą atlieka augalų fotosintezė, kurie išskiria deguonį ir sugeria anglies dioksidą. Iškvėpimo ir skaidymosi metu gyvi organizmai išskiria CO2. Dujų mainai vyksta nuolat, vykstant cheminėms reakcijoms dalyvauja neorganiniai junginiai. Energetinė funkcija susideda iš išorinio š altinio - saulės šviesos - biomasės (augalo) asimiliacijos ir transformacijos. Koncentravimo funkcija užtikrina maisto medžiagų kaupimąsi. Visi organizmai gyvenimo procese sukaupia reikiamą kiekį biocheminių elementų, kurie po jų mirties grįžta į biosferą organinių ir neorganinių junginių pavidalu. Redokso funkcija yra biocheminė reakcija. Jis atsiranda gyvo organizmo gyvavimo metu ir yra būtina medžiagų apykaitos grandis.
Biomasė
Visi gyvi organizmai yra netolygiai pasiskirstę žemės sferose. Didžiausia biomasės koncentracija stebima planetos geosferų sandūrose. Taip atsitinka dėl optimalių gyvenimo sąlygų (temperatūros, drėgmės, slėgio, biocheminių junginių buvimo) susidarymo. Biomasės sudėtis taip pat nėra tos pačios rūšies. Sausumoje augalai turi pranašumą, o hidrosferoje gyvūnai sudaro gyvosios medžiagos pagrindą. Biomasės tankis priklauso nuo geografinės padėties, apgyvendinimo gylio litosferoje ir aukščio atmosferoje. Augalų ir gyvūnų rūšių skaičius labai didelis, tačiau visų organizmų buveinė yra biosfera. Biologija, kaip atskiras mokslas, iš esmės yrapaaiškina visus jame vykstančius procesus. Tai visų rūšių biomasės kilmė, dauginimasis ir migracija.
Biosferos ypatybės
Žemės „gyvojo apvalkalo“reikšmė ir mastas užtikrins, kad jį nuolat tirtų naujos gamtos mokslininkų kartos. Sistema unikali savo vientisumu, dinamišku vystymusi, pusiausvyra. Kaip pagrindinį ir labiausiai stebinantį jo bruožą galima išskirti atsparumą ir gebėjimą atsigauti. Katastrofų skaičius per biosferos, kaip gyvos planetos plėvelės, egzistavimą yra milžiniškas. Jie lėmė didžiosios biomasės dalies išnykimą, gerokai pakeitė planetos išvaizdą, pakoregavo jos paviršiuje ir šerdyje vykstančius procesus. Tačiau po kiekvieno smūgio biosfera buvo atkurta pakeista forma, prisitaikant prie neigiamos įtakos arba ją slopinant. Štai kodėl žemės biosfera yra gyvas organizmas, galintis savarankiškai reguliuoti visus gamtoje vykstančius procesus.
Plėtros perspektyvos
Kiekvienas šiuolaikinis vaikas pradinėje mokykloje mokosi tokio dalyko kaip gamtos istorija (3 klasė). Šiose pamokose jie paaiškina mažam žmogui, kas yra aplinkinis pasaulis ir pagal kokias taisykles jis egzistuoja. Galbūt verta šiek tiek pakeisti programą ir mokyti vaikus gerbti ir mylėti gamtą, tada žmonija galės sukurti naują geosferą. Visos per šimtmečius sukauptos žinios apie biosferą turi būti panaudotos tolimesniam jos vystymuisi, o tai reikš gamtos ir žmogaus sąjungą. Kol dar nevėlu taisyti tai, kas buvo padarytažala aplinkai, žmonės turėtų pagalvoti apie tai, kad Žemės „gyvas apvalkalas“gali atsigauti savaime, tačiau tuo pat metu gali pašalinti objektą, sukeliantį nuolatinę žalą jo vientisumui ir harmonijai.
