< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Глобальна екосистема - біосфера

Ідеї щодо взаємозв'язку між живою і неживою природою та участі рослин і тварин у газообміні, формуванні ґрунтів і горючих копалин висловлювали Ж.Бюффон, Д.Вудворт, Дж.Геттон, А.Лавуазь'є, К.Лінней, М.Ломоносов ще в 17-І 8 сторіччях (Колчинский, 1990). Але поняття про біосферу вперше сформулював Ж.Б. Ламарк у своїх лекціях 1800 року, а згодом - у книзі “Гідрогеологія. Він звернув увагу на те, що живі організми впливають на земну кору і що всі мінерали цієї кори є продуктами життєдіяльності рослин і тварин, котрі існували на земній поверхні (Вернадський, 1965; Вассоевич, Іванов, 1977). Велике значення для розвитку біосферних уявлень мали праці О.Гумбольдта початку 19 сторіччя, де він висловлював думку про органічний світ як невід'ємну частину земної кори, про тісну залежність хімічного складу організмів від хімічного складу компонентів середовища їх існування. Учений також звертав увагу на своєрідну оболонку Землі, в котрій функціонально взаємопов'язані біотичні, атмосферні, гідрологічні та континентальні процеси.

Для позначення цієї оболонки найвдалішим виявився термін “біосфера, запропонований відомим австрійським гідробіологом Е.Зюссом. У 1875 р. він вжив його для окреслення поряд з атмосферою, гідросферою та літосферою ще одної оболонки - біосфери, яка залягає на сухопутній і водній поверхнях, хоча на початках свого існування була приурочена лише до гідросфери. Пізніше під біосферою він розумів обмежену в часі і просторі сукупність організмів на поверхні Землі. Цією невизначеністю Е.Зюсс, ймовірно, започаткував розбіжність у тлумаченні поняття “біосфера, яка триває й до нині. Адже, одні автори трактують біосферу як оболонку Землі, склад, будова та енергетика якої зумовлені колишньою та сучасною діяльністю живих організмів і яка охоплює нижню частину атмосфери, цілу гідросферу і верхню частину літосфери (Ковда, Тюрюканов, 1970). Інші визначають її як сукупність живих істот на планеті (Григорьев, 1966). Дж.Хатчінсон, хоча в основному приймає концепцію біосфери В.І.Вернадського, проте визначає її як частину земної кулі, в межах якої існує життя, не зараховуючи до цієї частини дуже холодні й дуже гарячі та сухі території, де не можуть існувати організми з активним метаболізмом. Тому оболонка Землі, звана цим автором біосферою, має неправильну форму. Вона оточена якоюсь "пара біосферою"" - областю, в котрій життя присутнє лише в стані спокою. Ця пара біосфера починається з висоти понад 9 км над рівнем моря. В.М.Тимофеєв-Ресовський зі співавторами (1978) без потреби перекручує визначення біосфери і стверджує, що “за В.І.Вернадським, біосфера включає в себе власне живу плівку Землі, або біосферу у вузькому розумінні слова (суму живих організмів - “живу речовину, що населяє в кожний даний момент Землю), а також область “колишніх біосфер ”, окреслену розподілом на Землі біогенних осадових порід (с.230).

Ю.Одум (1986) характеризує біосферу як найбільшу і за ознаками “самозабезпечення” найближчу до ідеалу екологічну систему, яка включає всі живі організми Землі у взаємодії з фізичним середовищем, що забезпечує їй цілісність та єдність. Він також називає біосферу екосферою, підкреслюючи цією назвою її сучасну екологічну сутність і теперішні екологічні параметри. Натомість М.Б.Вассоевич (1976), враховуючи потребу відображення в об'ємі біосфери діяльності живих організмів минулих епох, пропонує вирізняти “мега біосферу як складну багатошарову оболонку Землі, сформовану під впливом життєдіяльності організмів, відмежовану зверху найвищими рівнями поширення біогенної атмосфери, а знизу - тими геологічними покладами, в яких немає слідів життя. У її межах він виділяє апобіосферу, або ту верхню частину атмосфери, яка знаходиться над сферою поширення живої речовини в стані анабіозу, пара біосферу - шар поширення анабіозних форм життя, власне біосферу і мета біосферу, до якої належать ті глибокі оболонки Землі, котрі колись знаходилися під впливом живої речовини. Таким чином, до колишніх біосфер, услід за В.І.Вернадським, цитований автор зараховує земну кору, товщиною в десятки кілометрів, які внаслідок тектонічних змін колись могли бути на поверхні, а пізніше опинилися на великих глибинах. До неї повністю належить гранітна оболонка Землі.

Маємо випадки легковажного використання терміну “сфера під час аналізу не лише глобальних, але й вузькорегіональних, вузькогалузевих питань. Унаслідок цього в публікаціях натрапляємо на цілу низку сфер: техносфера, антропосфера, демосфера, зоосфера, геоморфосфера, фотосфера, екосфера, мікробосфера та ін. (Арманд, 1975; Адаменко, 1993; Реймерс, 1994), для яких взагалі не визначені обсяги понять, проте їх часто протиставляють поняттю “біосфера, що заважає взаєморозумінню науковців.

Біосфера - це складна за генезисом, історією і будовою глобальна система, і її суть важко розкрити одним коротким визначенням. За В.І.Вернадським (1989): біосфера - особлива, охоплена життям оболонка Землі (с.6); поверхня нашої планети, її зовнішня область, яка відмежовує її від космічного середовища (с.8); область земної кори, зайнята трансформаторами, котрі перетворюють космічне випромінювання в діяльну земну енергію - електричну, хімічну, механічну, теплову і т.д. (с.14); одинока область Земної кори, зайнята життям (с.22); верхня оболонка або геосфера, однієї з найбільших концентричних областей нашої планети - земної кори (с.57). Біосфера - це оболонка земної кори, яка складається з трьох, може чотирьох геосфер: кори вивітрювання (твердої), рідкої гідросфери (світовий океан), тропосфери і, певно, стратосфери (1980, с.24); біосфера - складне планетне “біокосне тіло (1977, с. 17). У “Роздумах натураліста він писав: “Земна оболонка, біосфера, що охоплює цілу земну кулю, має різко відокремлені розміри; в значній мірі вона зумовлюється існуванням у ній живої речовини - нею заселена. Між її косною безжиттєвою частиною, її косними природними тілами і живими речовинами, що її населяють, відбувається безперервний речовинний та енергетичний обмін, який матеріально виявляється рухом атомів, зумовленим живою речовиною. Цей обмін у ході часу проявляється закономірно мінливою, неперервно-спрямованою до стійкості рівновагою. Вона пронизує цілу біосферу, і цей біогенний струмінь атомів значною мірою її створює. Так неподільно і нерозривно біосфера протягом усього геологічного часу пов'язана з живою речовиною, що її населяє.

У цьому біогенному струмені атомів і пов'язаної з ним енергією з'являється планетне, космічне значення живої речовини. Бо біосфера є тією одинокою земною оболонкою, куди безперервно проникають космічна енергія, космічні випромінювання і, передовсім, променевипускання Сонця, що підтримує динамічну рівновагу, організованість: “біосфера - жива речовина (1977, с. 15). А “жива речовина біосфери - це сукупність живих організмів, що в ній живуть (1977, с. 14).

Таким чином на підставі праць В.І.Вернадського та його послідовників (передовсім М.І.Будика, М.Б.Вассоєвича, М.С.Гілярова, М.М.Камшилова, В.А .Ковди, Е.І.Колчинського, Б.С.Соколова, Ф.Я.- Шипунова, О.М.Яншина та ін.) вирисовується визначення біосфери як загальнопланетної оболонки, до складу якої належать нижні шари атмосфери, ціла гідросфера і верхні шари літосфери. Її склад і будова зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності .живих організмів (живої речовини). Вона є наслідком взаємодії її живих і неживих компонентів, акумуляції та перерозподілу в ній величезної кількості енергії, термодинамічно відкритою, самоорганізованою, саморегульованою, динамічно зрівноваженою, стійкою, мозаїчною (дисиметричною), глобальною системою (Голубець, 1997а).

Схема вертикальних меж біосфери та їх зіставлення в межах соціосфери

Рис. 2.12. Схема вертикальних меж біосфери та їх зіставлення в межах соціосфери

Таблиця 2.11.

Середня потужність біосфери в різних широтних смугах Землі, км (за Шипуновим, 1980)

Широтний пояс

Континентальна

область

Океанічна область

Полярний

12

13

Середньо широтний

14

15

Тропічний

21

22

Верхня межа біосфери, за В.І.Вернадським, - променева, а нижня - термічна. Променева межа зумовлена наявністю твердого, короткохвильового ультрафіолетового проміння, від якого життя на Землі захищає озоновий екран, термічна - наявністю високих температур і с знаходиться на суші в середньому на глибині 3-3,5км від земної поверхні. Таким чином, загальна товщина цієї земної оболонки повинна б становити декілька десятків кілометрів (рис. 2.12).

За Ф.Я.Шипуновим (І 980), найбільшу товщину біосфера має на тропічних широтах - 22 км, найменшу на полярних - 12 км (табл. 2.11). Приблизна маса цілої біосфери становить 3-Ю24 г, а об'єм - 101024 см3, у тому числі літосфери - 0,6-1024 см3, гідросфери - 1 ,4-1024 см3 і тропосфери - 8 1024 см3 (приблизна маса тропосфери - 0,004-1024 г, гідросфери - 1,4-1024 г, а літосфери товщиною на суші в 3 км і під дном океану 0,5 км - 1,6-1024 г). Приблизна маса біосфери становить 0,05% від маси Землі, а об'єм - 0,4% від об'єму Землі, включаючи до останнього товщину атмосфери в 2000 км від рівня геоїда. Маса живої речовини ледве сягає (3-5)-10'н відсотка від маси Землі і близько (0,7-1,0)-10'4 відсотка маси біосфери.

На відміну від сучасної біосфери, доцільно вирізняти також колишні біосфери, або мета біосферу, за М.Б.Вассоєвичем (1976), тобто ту багатокілометрову товщу літосфери, на складі якої в минулі часи відбилося функціонування живої речовини. До неї, за В.І.Вернадським (1965), належать усі осадові породи (обламкові, глинясті, елітні, залізисті, марганцеві, фосфатні, карбонатні, кременисті, солі, каустобіоліти), метаморфічна і гранітна оболонки, які колись перебували в межах біосфери.

Порівняно з екосистемами менших розмірів, біосфера має ряд специфічних рис:біосфера є унікальною, незамінною і неповторною біотичною системою. Дрібних екосистем типу консорції чи біогеоценозу є безліч, вони - взаємозамінні;

біосфера відрізняється від інших екосистем практично безмежною тривалістю існування. Час існування інших екосистем обмежений: для індивідуальних консорцій він визначається тривалістю від кількох місяців до сотень і кількох тисяч років, для біогеоценозів - від тисяч до мільйонів років, для екосистем вищих ступенів - до десятків мільйонів років;

біосфера зберігає безмежно великий запас генетичної інформації, який накопичувався мільярди років, унаслідок чого ця інформація є практично невичерпною. Запаси інформації підпорядкованих їй екосистем, безперечно, менші хоча б через те, що пам'ять біосфери - це інтегральна пам'ять усіх екосистем Землі;

біосфера є найдосконалішою саморегульованою системою з найповнішими механізмами самозахисту від руйнівного впливу зовнішніх космічних і внутрішньо планетних збурень. У процесі еволюції органічного світу в ній виробився не лише ефективний механізм синтезу органічної речовини за рахунок використання сонячної енергії, але й накопичення в атмосфері вільного кисню, формування озонового екрана як одного з найважливіших засобів захисту живого в біосфері. На відміну від біосфери малі екосистеми існують не в ентропійному абіотичному середовищі, а в організованому біотичному середовищі біосфери і захищені від зовнішніх збурювальних впливів не лише своїми внутрішніми механізмами, але й біосферними;

на відміну від малих екосистем біосфера характеризується величезними запасами вільної енергії, не лише тієї, що накопичена в сучасних підпорядкованих їй екосистемах, але й вільної енергії, накопиченої екосистемами минулих епох;

біосфера вирізняється величезним різноманіттям життєвих форм, видів, внутрішньовидових структур й екосистем, просторовою і функціональною асиметрією, потужними механізмами самозбереження, прогресивного саморозвитку, постійним зростанням організованості та не- ентропійності і практично незнищеністю.

Тому підходи до аналізу структурно-функціональної суті та еволюції біосфери, критерії і розмірності оцінки цього складного глобального явища мають бути адекватними його обсягові, а не запозиченими з характеристик нижчих ступенів чи рівнів організації.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >