Структура, склад та особливості біосфери

Живі організми (рослини, тварини, мікроорганізми) існують на поверхні Землі, в її атмосфері (нижній частині), гідросфері та верхній частині літосфери, в цілому складають сферу життя на нашій планеті.

Біосфера (грец. “біос” – життя, “сфера” – сфера) – уявна оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, літосфери і гідросферу, заселені живими організмами. З усіх сфер Землі літосфера і гідросфера найтісніше пов’язані з життям.

До поняття "біосфера" близько підійшов французький біолог Ж.Б. Ламарк (1802). Але сам термін "біосфера" вперше застосував австрійський геолог Е.Зюсс (1875). Він же виділив біосферу як окрему оболонку Землі, охоплену життям, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери.

Науково обґрунтував учення про біосферу у 1926 році видатний український учений, засновник і перший президент Академії наук України 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, утворення ґрунтів тощо. Живі організми не тільки пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють.

Усю сукупність живих організмів у біосфері В.І. Вернадський назва “живою речовиною”, яка складає єдину термодинамічну систему (оболонку, простір) та в якій зосереджується життя і відбувається постійна взаємодія всього живого з абіотичними умовами середовища. Як основні характеристики живої речовини він розглядав масу (біомасу), хімічний склад і енергію. Таким чином, центральною ланкою біосфери виступають живі організми, включаючи людину.

Межі біосфери зумовлюються цілим рядом факторів. Верхня межа біосфери, за В.І.Вернадським, є променевою, а нижня – термічною. Променева межа зумовлена наявністю жорсткого короткохвильового випромінювання, від якого життя на Землі захищає озоновий шар, термічна – наявністю високих температур і знаходиться на суші в середньому на глибині 3–3,5 км від земної поверхні. Таким чином, загальна товщина цієї земної оболонки повинна була б становити кілька десятків кілометрів.

Верхня межа біосфери сягає 85 км над поверхнею Землі. Раніше вважали, що до біосфери можна віднести тільки тропосферу до висоти 15 км. Але під час запусків геофізичних ракет у стратосферу на висоті85 км у пробах повітря було виявлено спори мікроорганізмів, щоправда у латентному (сплячому) стані через несприятливі умови існування. Нижня межа біосфери сягає глибин літосфери, де температура становить 100˚С (у молодих складчастих областях – це глибина 1,5-2 км, а на кристалічних щитах – 7-8 км).

Основна маса організмів літосфери зосереджена в ґрунтах на глибині не більше кількох метрів.

В гідросфері основна маса організмів і мікроорганізмів зосереджена на глибині 10-15 км.

Складові біосфери

Біосфера є гігантською біологічною системою, що включає величезну різноманітність складових компонентів, охарактеризувати які окремо дуже важко. В.І. Вернадський запропонував усе, що входить до складу біосфери, об'єднати в групи залежно від характеру походження речовини. Він виділяв сім груп речовини :

1) жива речовина – це сукупність усіх рослин, тварин та мікроорганізмів, що населяють біосферу;

2) нежива (косна) речовина – це сукупність речовин, в утворенні яких живі організми не брали участь, ця речовина утворилася до появи життя на Землі (це гірські породи неорганічного походження, скелясті породи, вулканічні виверження, повітря та вода, які являють собою субстрат або середовище для проживання живих організмів);

3) біогенна речовина – це сукупність органічних та органо-мінеральних речовин, утворених самими організмами потягом геологічного періоду або є продуктами їх життєдіяльності (кам'яне вугілля, нафта, вапняк, торф і інші корисні копалини);

4) біокосна речовина – ця речовина, яка є системою динамічної рівноваги між живою і косною речовиною (осадові породи, грунти, кора вивітрювання);

5) радіоактивна речовина – це сукупність усіх ізотопних елементів, що знаходяться в стані радіоактивного розпаду;

6) речовина розсіяних атомів – це сукупність усіх елементів, що знаходяться в атомарному стані і не входять до складу ніякої іншої речовини;

7) космічна речовина – це сукупність речовин, що потрапляють в біосферу з космосу і мають космічне походження (метеорити, космічний пил).