< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Біосфера як глобальна екологічна система

Визначення біосфери та її межі

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 заселені та видозмінені цими організмами.

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

В.І. Вернадський підкреслював, що організмам, або, як він говорив, живій речовині, властиво "розтікатися", тобто розселятися, займати все нові й нові простори. Завдяки незвичайно розвинутим здібностям адаптації, широкій екологічній пластичності, окремі види рослин, тварин та мікроорганізмів заселяють усі можливі місця помешкання.

Біосфера займає верхню частину літосфери, всю товщу гідросфери та нижню частину атмосфери.

Углиб літосфери організми можуть проникати на відносно незначні глибини, наприклад, на глибині близько 4 км мешкають лише деякі групи бактерій. Бактерії у значній кількості часто знаходяться у нафтоносних пластах, на глибині близько 2 км. Обмеження тієї глибини, на яку можуть проникати в літосферу живі організми, визначається високою температурою (понад 1000 °С) гірських порід та підземних вод на глибинах 1,5-15 км. Натомість у гідросфері життя є на будь-яких глибинах, навіть максимальних.

Поширення організмів у атмосфері визначається положенням озонового екрана, оскільки вище цього захисного шару все живе гине під дією космічного випромінювання. Максимальна висота, на якій було виявлено спори бактерій та грибів, становить близько 22 км.

Найбільша концентрація біомаси, звичайно, спостерігається там, де умови існування організмів найбільш сприятливі та різноманітні - на межах окремих оболонок Землі: літосфери та атмосфери, атмосфери та гідросфери і гідросфери та літосфери.

Над поверхнею землі біосфера сягає більше 20 км, у Світовому океані - до глибин більше 11 км. Саме в цьому просторі живуть усі організми. Якщо за видовим різноманіттям тварини у декілька разів перевищують рослин, то співвідношення їхніх біомас, принаймні на суходолі, абсолютно інше. Базуючись на відомих підрахунках кількості сухої речовини біомаси (Базилевич, Родін, Розов), можна стверджувати, що жива речовина планети зосереджена в основному в зелених рослинах суходолу, тоді як організми, що нездатні до фотосинтезу, становлять менше 1%. Звертає також на себе увагу дуже мала біомаса мешканців океану. Вона дорівнює всього 0,13% сумарної біомаси планети, хоча поверхня океану займає 72,2% всієї площі Землі. До того ж, біомаса в океані в основному представлена тваринами, а не рослинами.

Порівняно із загальною масою Землі біомаса вкрай мала. Вона приблизно дорівнює 0,1% маси земної кори. Досить обмежена за своїм об'ємом і вся біосфера. В.І. Вернадський образно називав її "живою плівкою Землі". Однак її значення в житті планети надзвичайно велике. Річ у тім, що живі організми, які населяють біосферу, не просто там присутні як пасивні мешканці відповідних сфер, але й значно впливають на природні властивості геологічних оболонок Землі.

Жива речовина біосфери та її властивості.

Всю сукупність організмів на планеті Земля В.І. Вернадський називав живою речовиною. Основними її характеристиками є сумарна біомаса, хімічний склад та енергія.

Енергія живої речовини біосфери в першу чергу, проявляється у здатності організмів до розмноження і поширення по планеті. Життя на нашій планеті поширене майже скрізь, що пояснюється значною стійкістю організмів до умов існування. У стані анабіозу організми можуть переносити критичні температури (від абсолютного нуля до +180° С), тиск (від долей атмосфери на значних висотах до 1000 атмосфер і більше на великих океанічних глибинах). Тому живі організми відсутні лише в районі льодовиків та в кратерах діючих вулканів.

Однією з властивостей живої речовини є її постійний обмін з довкіллям. Внаслідок цього через живі організми проходить значна кількість хімічних елементів. Хоча до складу живих організмів входять ті ж самі хімічні елементи, що й до складу неживої природи, їхні сумарні хімічні склади відрізняються: хімічні елементи в живих організмах і неживій природі перебувають у різних співвідношеннях.

Живим організмам для здійснення біохімічних процесів, необхідні речовина та енергія, які вони отримують з навколишнього середовища. Тим самим живі організми значно перетворюють довкілля, виконуючи біогеохімічну роботу. Внаслідок постійного і безперервного обміну з довкіллям різні хімічні елементи надходять у живі організми, можуть у них накопичуватись, виходячи через певний час з організму або зберігаючись в ньому протягом усього життя. Постійний кругообіг речовин і потік енергії забезпечує функціонування біосфери як цілісної системи.

У процесі функціонування біосфери жива речовина (продуценти) здатна накопичувати сонячну енергію, перетворюючи її в енергію хімічних зв'язків. Автотрофні організми здатні фіксувати лише близько 1% сонячної енергії, що сягає поверхні Землі. Кількість фіксованої сонячної енергії визначає кількість біомаси нашої планети.

Близько 50% енергії, фіксованої фотосинтезуючими організмами, витрачається на процеси їх життєдіяльності, а решта накопичується у вигляді хімічних зв'язків синтезованої органічної речовини. Накопичена продуцентами біомаса може передаватись по ланцюгах живлення консументам, причому частина запасеної енергії (80-90%) втрачається при переході з одного трофічного рівня на інший.

Було підраховано, що завдяки сонячній енергії щорічно живою речовиною біосфери продукується близько 160 млрд т сухої органічної речовини, з якої приблизно 1/3 синтезується біогеоценозами Світового океану, а 2/3 - суходолу.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >