Біосфера, як глобальна екологічна система.

Сукупність усіх живих організмів (близько 3 млн. видів) нашої планети займає певний простір, що називається біосферою. Біосфера включає не тільки живі організми, а й їхні рештки, певні частини атмосфери, гідросфери та літосфери, що заселенні та видозміненні цими організмами.

Перші уявлення про біосферу як про «ділянку життя» та зовнішню оболонку сформулював Ж-Б. Ламарк (1802). Сам термін біосфера було введено в науку австралійським геологом Е. Зюссом (1875). Сучасне уявлення про біосферу розроблено В. І. Вернадським (1926).

Біосфера - область існування живих організмів на Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери, літосфери. Біосфера включає верхню частину літосфери, всю гідросферу і нижню частину атмосфери - тропосферу. Нижня межа життя проходить по літосфері на глибині 2 - 3 км, верхня - на висоті 20 - 22 км. Межі біосфери зумовлюються цілою низкою факторів. Важливою причиною нерівномірного розміщення живих організмів в атмосфері є наявність сил гравітації та космічне випромінювання. Існуванню живих організмів на великих глибинах літосфери заважає висока температура земних надр. У гідросфері живі організми зустрічаються на максимальній глибині.

Центральною ланкою біосфери виступають живі організми, включаючи людину. Перші уявлення про біосферу як „зону життя” належать французькому натуралісту
Ж. Б. Ламарку (1802). Термін „біосфера” вперше запропонував у 1875 році австрійський геолог Е. Зюсс. Науково обґрунтував учення про біосферу в 1926 році український вчений В.І. Вернадський. Він довів, що живі організми мають вирішальний вплив на всі геологічні процеси, які формують обличчя Землі. Саме життєдіяльністю живих організмів зумовлюється хімічний склад атмосфери, концентрація солей у гідросфері, утворення і руйнування гірських порід. Живі організми не тільки пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють.

Основні компоненти біосфери.

Усюсукупність живих організмів у біосфері В. І. Вернадський назвав „живою речовиною”, яка складає єдину термодинамічну систему (оболонку) та в якій зосереджується життя і відбувається постійна взаємодія живого з абіотичними умовами середовища. Основні характеристики живої речовини: біомаса, хімічний склад, енергія. В біосфері виділяють шість типів речовини:

1) жива речовина - сукупність усіх існуючих на Землі рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів;

2) біогенна речовина - продукт життєдіяльності організмів (торф, крейда, горючі сланці);

3) нежива речовина - в утворенні якої організми не брали участі (гірські породи абіогенного походження, вода);

4) біокосна речовина - продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (ґрунт);

5) радіоактивна речовина;

6) космічна речовина.

Особливості живої речовини.

Згідно із законом фізико-хімічної єдності живої речовини, уся жива речовина має єдину фізико-хімічну природу. На основі узагальнення досліджень природничих наук
В. І. Вернадський дійшов висновку, що в біосфері „встановилася рівновага в основних своїх рисах... з археозою і незмінно діє впродовж 1,5 - 2 млрд. років”. Стійкість біосфери за цей час виявляється в сталості загальної маси (10¹⁹ т.), енергії, зв'язаної живою речовиною (4,21*10¹⁸ кДж) і середнього хімічного складу всього живого.

Властивості живої речовини:

• здатність швидко освоювати весь вільний простір;
• рух (пасивний та активний);
• стійкість за життя і швидке розкладання після смерті (включення в колообіги);
• висока здатність пристосовуватися до різних умов життя;
• велика швидкість перебігу реакцій;
• висока швидкість оновлення живої речовини.

В результаті високої швидкості оновлення живої речовини за всю історію існування життя загальна маса живої речовини, яка пройшла через біосферу, приблизно в 12 разів перевищує масу Землі.

Усі перелічені властивості живої речовини зумовлюються концентрацією в ній значних запасів енергії.

Функції живої речовини в біосфері:

• енергетична, пов’язана з накопиченням енергії в процесі фотосинтезу, передачею її по харчових ланцюгах, розсіюванням;
• газова - здатність змінювати і підтримувати певний газовий склад середовища існування та атмосфери в цілому;
• окисно-відновна функція пов’язана з прискоренням під впливом живої речовини процесів окиснення та відновлення;
• концентраційна пов’язана зі властивістю організмів накопичувати в своєму тілі розсіяні хімічні елементи. Наслідком цієї функції організмів є утворення покладів горючих копалин, вапняків, рудних родовищ;
• деструктивна функція - це руйнування організмами і продуктами їх життєдіяльності решток органічної і неорганічної речовини. Основний механізм цієї функції пов’язаний з колообігом речовин;
• транспортна функція пов’язана з перенесенням речовини та енергії в результаті активного руху організмів (міграції тварин, птахів);
• середовище утворююча, з цією функцією пов’язана зміна фізико-хімічних характеристик середовища. Результатом цієї функції є все природне середовище, яке створене живими організмами і підтримується ними у стабільному стані;
• інформаційна функція проявляється в тому, що живі істоти накопичують певну інформацію, закріплюють її в спадкових структурах і передають наступним поколінням.

Властивості біосфери:

• біосфера - відкрита система її існування неможливе без надходження енергії ззовні. На неї впливають космічні сили, перш за все сонячна активність;
• біосфера - саморегулююча система, для якої характерна організованість. Цю властивість на сучасному етапі називають гомеостазом, маючи на увазі здатність повертатися у вихідний стан, гасити виникаючі збурення, включенням ряду механізмів. Біосфера за свою історію пережила ряд таких збурень і переборола їх (виверження вулканів, зустрічі з астероїдами, землетруси). Але окремі великі збурення вона вже гасити не в силах. Наслідком цього є або розпад екосистеми, або поява нестійких штучно створених систем;
• біосфера - система, яка характеризується великим різноманіттям. В наш час описано
  2 млн. видів (1,5 млн. видів тварин і 0,5 млн. видів рослин). Для біосфери різноманітність видів - одна з найважливіших властивостей. Різноманітність - головна умова стійкості будь-якої екосистеми та біосфери в цілому. Усі функції живих організмів у біосфері можуть виконуватись тільки завдяки їх величезному різноманіттю;
• важлива властивість біосфери - наявність в ній механізмів, які забезпечують колообіг речовин і пов'язану з ним невичерпність окремих хімічних елементів та їх сполук. При відсутності колообігу, за короткий проміжок часу був би вичерпаний основний будівельний матеріал живого - вуглець. Тільки завдяки колообігам та постійному притоку сонячної енергії забезпечується безперервність процесів у біосфері.

Контрольні питання.

1. Що таке екологія? Що є предметом та об’єктом вивчення екології.

2. Назвати структуру екології.

3. Назвати основні завдання екології.

4. Назвіть методи екологічних досліджень.

5. Охарактеризувати етапи вивчення екології.