біосфера землі

В еру науково-технічного прогресу особливого значення набувають знання про життєві процеси на Землі в цілому. Важливу роль в цих процесах відіграють живі організми. За мільярди років, що минули з моменту утворення нашої планети, вони наповнили атмосферу киснем і азотом, очистили її від вуглекислого газу, сформували відкладення вапняку, нафти, природного газу. В процесі еволюції на Землі утворилася особлива оболонка - біосфера (грец. Bios «життя»). Цей термін першим ввів в 1875 році Едуард Зюсс, а вчення про біосферу було створено в 1926 році Смелаом Вернадським. В основі вчення Вернадського лежать уявлення про планетарну геохімічної ролі живої речовини і про самоорганізації біосфери.

Біосфера. за Вернадським, - земна оболонка, область існування живої речовини. Вона включає в себе не тільки живі організми, але і змінену ними середовище проживання (кисень в атмосфері, гірські породи органічного походження і т.п.).

Біосфера є однією з геологічних оболонок Землі або геосфер. На Землі також розрізняють літосферу - тверду зовнішню оболонку Землі, що складається з осадових порід і розташованих під ними гранітів і базальтів, гідросферу, що включає в себе всі океани, моря, озера і річки, і атмосферу - газову оболонку Землі. До складу біосфери входять верхні шари літосфери, нижній шар атмосфери (тропосфера) і вся гідросфера, пов'язані між собою складними круговоротами речовин і енергії. Нижня межа життя на Землі (до глибини 3 км) обмежений високою температурою земних надр, верхня межа (20 км) - жорстким випромінюванням ультрафіолетових променів (все, що знаходиться на висоті нижче 20 км, захищене від згубного випромінювання двадцятикілометрового озоновим шаром). Проте, на кордонах біосфери можна знайти, в основному, лише мікроорганізми (зазвичай у вигляді спор); найбільша ж концентрація біомаси спостерігається у поверхні суші і океану, в місцях зіткнення оболонок. Організми, що становлять біосферу, мають вражаючу здатність до розмноження і поширення по планеті.

Сукупна біомаса Землі становить приблизно 2,4 ∙ 10 12 т (близько 0,01% маси всієї біосфери). 97% з цієї кількості займають рослини, 3% - тварини. В даний час на Землі відомо кілька мільйонів видів живих організмів.

У вченні про біосферу виділяють наступні основні підходи:

- енергетичний (зв'язок біосферних явищ з космічним випромінюванням (перш за все, випромінюванням Сонця) і радіоактивними процесами в надрах Землі);

- биогеохимический (роль живого в розподілі атомів в біосфері);

- інформаційний (принципи організації і управління в живій природі);

- просторово-часової (формування і еволюція різних структур біосфери);

- ноосферний (глобальні аспекти впливу людини на навколишнє середовище).

Біосфера грає важливу роль в розподілі енергетичних потоків на Землі. У рік до Землі доходить близько 10 24 Дж сонячної енергії; 42% з неї відбивається назад в космос, а решта поглинається. Іншим джерелом енергії є тепло земних надр. 20% енергії переизлучается в світовий простір у вигляді тепла, 10% витрачається на випаровування води з поверхні Світового океану. Зелені рослини перетворять в процесі фотосинтезу близько 10 22 Дж на рік, поглинають 1,7 ∙ 10 8 т CO2. виділяють близько 11,5 ∙ 10 7 т кисню і випаровують 1,6 ∙ 10 13 т води. Зникнення рослин призвело б до катастрофічного накопичення вуглекислоти в атмосфері, і через сотню років життя на Землі в її нинішніх проявах загинула б. Поряд з фотосинтезом в біосфері відбувається майже таке ж за масштабами окислення органічних речовин в процесах дихання і розкладання.

В організмах містяться всі відомі сьогодні хімічні елементи. Якщо деякі з них (водень, кисень, вуглець, азот, фосфор і інші) є основою життя, то інші (рубідій, платина, уран) є в організмах в дуже малих кількостях. Організми беруть участь в міграції хімічних елементів як прямо (виділення кисню в атмосферу, окислення і відновлення різних речовин в грунтах і гідросфері), так і опосередковано (відновлення сульфатів, окислювання сполук заліза, марганцю та інших елементів). Біогенна міграція атомів викликана трьома основними процесами: обміном речовин, зростанням і розмноженням організмів. Величезну роль в біогеохімічної активності грає людина, витягуючи щодня в ході видобутку корисних копалин мільярди тонн гірської породи. Вплив людини на глобальні геохімічні процеси з кожним роком тільки зростає.