Osoba zwyczajowo nazywa otaczającą przestrzeń naturą lub siedliskiem. Większość z nas otrzymała podstawową wiedzę na temat tego pojęcia na lekcjach szkolnych: historii naturalnej (klasa 3), geografii i biologii (4), anatomii i chemii (6). Ale niewielu rozumie, jak te nauki są połączone, z wyjątkiem tego, że wszystkie należą do dziedziny nauk przyrodniczych. Podsumowując całą ludzką wiedzę na temat otaczającego świata, powstała jedna pojemna nazwa – biosfera. Pomimo wielu lat badań i wnikliwych badań, planeta Ziemia wciąż daje naukowcom powód do myślenia o procesach na niej zachodzących.
Definicja
Jak nazywa się biosfera? Interpretacji tego terminu jest w literaturze dość dużo i wszystkie różnią się treścią, ale mają niemal identyczne znaczenie. Najczęściej biosferę nazywa się globalnym ekosystemem planety, do którego zaliczany jest człowiek jako jeden z nielicznych gatunków. Jeśli przetłumaczymy nazwę „biosfera” dosłownie ze starożytnego języka greckiego, to ma ona dwa korzenie. „Sfera” oznacza „region, kulę, kulę”, a rdzeń „bios” tłumaczy się jako „życie”. Okazuje się, że jest to dość pojemna i precyzyjna nazwa, która w rzeczywistości definiuje złożoną i wieloaspektową naukę. VI Vernadsky daje rozszerzoną odpowiedź na pytanie, co nazywa się biosferą. Definiuje to pojęcie jako zespół wiedzy naukowej o Ziemi, który obejmuje geografię, geochemię, biologię, geologię. Biosfera to zbiór muszli ziemi, które są połączone zgodnie z zasadą obecności żywych istot i ich siedliska. Wszystkie sfery różnią się składem, funkcjami i właściwościami, ale każda z nich odgrywa znaczącą rolę w istnieniu i ewolucji otaczającego nas świata.
Nauczanie o biosferze
Filozof, naukowiec, geolog i biochemik V. I. Vernadsky stworzył integralny system wiedzy. Do początku XX wieku było wiele prac badawczych nad badaniem Ziemi i zachodzącymi na niej procesami, ale wielkiemu rosyjskiemu naukowcowi udało się pogłębić i uogólnić ten materiał. Na początku XIX wieku francuski przyrodnik Lamarck zdefiniował początkową koncepcję przyszłej nauki, ale nie nadał jej nazwy. Austriacki paleontolog i geolog Eduard Suess ukuł w 1875 roku termin „biosfera”, który jest używany do dziś. Zdefiniuje tę naukę jako wiedzę o całym życiu na naszej planecie. Dopiero po 50 latach Vernadsky udowodni związek między żywymi organizmami a substancjami nieorganicznymi, ich krążeniem. Jak się nazywabiosfera na obecnym etapie? To jedna z powłok planety, w której oddziałują naturalne elementy różnego pochodzenia, to ich połączenie tworzy unikalny, zrównoważony system.
Atmosfera
Zewnętrzna powłoka powietrzna planety Ziemia. Większość jego masy koncentruje się na samej powierzchni, a na wysokości rozciąga się na trzy tysiące kilometrów. Atmosfera jest najlżejszą ze wszystkich muszli, nie opuszcza ona powierzchni tylko pod wpływem grawitacji planety, ale wraz ze wzrostem wysokości jej warstwy są stopniowo rozładowywane. Warstwa ozonowa zapewnia ochronę przed promieniotwórczym promieniowaniem słonecznym, zmniejszając poziom promieniowania ultrafioletowego docierającego do Ziemi. W skład atmosfery wchodzą gazy: dwutlenek węgla, azot, tlen, argon, które zapewniają istnienie żywych organizmów.
Hydrosfera
Biosfera Ziemi obejmuje część skorupy wodnej planety. Jego skład zmienia się w zależności od stanu skupienia substancji. Hydrosfera łączy wszystkie zasoby wodne na planecie, które mogą mieć postać płynną, gazową i stałą. Warstwy powierzchniowe Oceanu Światowego służą do redystrybucji ciepła pochodzącego od Słońca przez atmosferę. Woda ma szczególne znaczenie w procesie obiegu substancji w przyrodzie, ponieważ jest najbardziej ruchliwą frakcją. Organizmy biosfery w pełni opanowały żywioł wody, można je znaleźć w najgłębszych basenach dennych Oceanu Światowego oraz w lodowcach Arktyki. Skład chemiczny hydrosfery obejmuje następujące główne pierwiastki: magnez, sód, chlor,siarka, węgiel, wapń itp.
Litosfera
W naszym Układzie Słonecznym nie wszystkie planety mają solidną powłokę, w tym przypadku Ziemia jest wyjątkiem. Litosfera to ogromna masa skał (twardych), które stanowią część lądu i służą jako dno oceanów. Grubość tej powłoki Ziemi wynosi od 70 do 250 kilometrów, jej skład jest najbardziej zróżnicowany pod względem liczby pierwiastków chemicznych (krzem, glin, żelazo, tlen, magnez, potas, sód itp.), które są niezbędne do istnienia wszystkich żywych organizmów. Geosfera ta charakteryzuje się najmniejszą szerokością warstwy rozkładu życia. Najbardziej rozwinięta jest górna warstwa litosfery, która ma kilka metrów. Wraz ze wzrostem głębokości wzrasta temperatura i gęstość twardej skorupy, co wraz z brakiem światła uniemożliwia istnienie żywych organizmów.
Biosfera
Ta geosfera jednoczy wszystkie powłoki Ziemi (hydrosferę, atmosferę i litosferę) dzięki obecności w nich żywej materii. Trudno przecenić rolę biosfery dla całej ludzkości, jest ona środowiskiem i źródłem pochodzenia. Jest to złożony system wzajemnych zależności, które określają możliwość istnienia dowolnego organizmu dzięki wymianie materii i energii. W proces obiegu, który stale zachodzi między związkami organicznymi i nieorganicznymi, bierze udział ponad 40 pierwiastków chemicznych. Głównym źródłem energii jest Słońce. Ziemia znajduje się w optymalnej odległości od gwiazdy i jest wyposażona w osłonębariera atmosfery. Dlatego obok żywej materii energia słoneczna jest najważniejszym czynnikiem biochemicznym w istnieniu biosfery. Pod wpływem wielu czynników zachodzące procesy mają pełną formę cykliczną, zapewniają obieg materii pomiędzy atmosferą, litosferą, hydrosferą i organizmami żywymi.
Granice biosfery
Analizując długość powłoki biosfery można zauważyć jej nierównomierny rozkład. Dolna granica znajduje się w warstwach litosfery, nie spada poniżej 4 km. Górna warstwa skorupy ziemskiej - gleba - jest najbardziej nasyconą warstwą biosfery pod względem gęstości zawartości materii żywej. Hydrosfera, która obejmuje obszary Oceanu Światowego, rzeki, jeziora, bagna, lodowce, jest całkowicie częścią „żywej muszli”. Najwyższe koncentracje organizmów obserwuje się w powierzchniowych i przybrzeżnych warstwach zbiorników wodnych, ale życie istnieje również w basenach głębinowych, na maksymalnej głębokości ponad 11 km, oraz w osadach dennych. Górna granica biosfery znajduje się w odległości 20 km od powierzchni. Atmosfera ogranicza „żywą warstwę” do osłony ozonowej, powyżej której organizmy będą niszczone przez krótkofalowe promieniowanie ultrafioletowe. Zatem maksymalna koncentracja żywej materii znajduje się na granicach litosfery i atmosfery.
Skład
Doktryna biosfery została stworzona przez VI Vernadsky'ego, określił on również kluczową rolę organizmów w tworzeniu i funkcjonowaniu „żywej powłoki” Ziemi. Wcześniej inni naukowcy doszli do podobnych wniosków, ale Rosjanieprzyrodnikowi udało się wykazać potrzebę obecności w strukturze związków nieorganicznych, które również uczestniczą w cyklu ogólnym. Jego zdaniem biosfera ma następujący skład:
- Żywe organizmy (masa biologiczna, całość wszystkich gatunków).
- Substancja biogenna (powstała podczas życia organizmów żywych, jest produktem ich przetwarzania).
- Materia obojętna (związki nieorganiczne, które powstają bez udziału organizmów żywych).
- Substancja bio-obojętna (utworzona wspólnie przez organizmy żywe i materię obojętną).
- Substancja pochodzenia kosmicznego.
- Rozproszone atomy.
Historia występowania
Miliardy lat temu uformowała się solidna skorupa Ziemi, litosfera. Kolejny etap formowania się tak zwanej biosfery nastąpił w wyniku procesów geologicznych, które poruszały płyty tektoniczne, powodowały erupcje wulkanów, trzęsienia ziemi itp. Po utworzeniu stabilnych form geologicznych przyszła kolej na pojawienie się organizmów żywych. Otrzymali możliwość rozwoju dzięki aktywnej emisji różnych pierwiastków biochemicznych, które miały miejsce podczas formowania się litosfery. Żywa materia od kilku milionów lat stwarza warunki do życia. W wyniku jego stopniowej ewolucji ukształtował się skład gazowy atmosfery. Stałe oddziaływanie związków organicznych i nieorganicznych pod wpływem energii Słońca umożliwiło rozprzestrzenienie się żywej materii po całej planecie iznacząco zmienić jej wygląd.
Ewolucja
Pierwsze żywe organizmy na Ziemi pojawiły się w hydrosferze, ich stopniowe wyjście na ląd trwało dość długo. Rozwój kolejnej otoczki biosfery - litosfery, spowodował powstanie warstwy ozonowej. W wyniku procesu fotosyntezy ogromna masa biologiczna pochłonęła dwutlenek węgla z atmosfery i uwolniła tlen. W tym przypadku żywa materia wykorzystuje niemal niewyczerpane źródło energii – Słońce. Organizmy tlenowe, którym brakowało materii organicznej w miąższości hydrosfery, wypłynęły na powierzchnię lądu i dzięki cyklowi energetycznemu znacznie przyspieszyły proces ewolucji. Obecnie „żywa skorupa” Ziemi znajduje się w stanie stabilnej równowagi, ale ludzkość wywiera na nią coraz większy negatywny wpływ. Tworzy się nowa sfera ziemi - noosfera, oznacza to bardziej harmonijną pomoc człowieka i natury, ale jest to osobny i bardzo interesujący temat do badań. Biosfera nadal funkcjonuje, pomimo znacznego spadku biomasy, „żywa skorupa” stara się zrekompensować szkody spowodowane działalnością człowieka. Jak pokazuje historia, ten proces może zająć dużo czasu.
Funkcje biochemiczne
Głównym składnikiem w strukturze biosfery jest biomasa. Pełni wszystkie funkcje biochemiczne „żywej muszli”, utrzymuje jej skład w stanie równowagi oraz zapewnia proces obiegu substancji i energii. Funkcja gazowa utrzymuje optymalny skład atmosfery. jestOdbywa się to poprzez fotosyntezę roślin, które uwalniają tlen i pochłaniają dwutlenek węgla. Organizmy żywe emitują CO2 podczas wydechu i rozkładu. Wymiana gazowa zachodzi w sposób ciągły, związki nieorganiczne biorą w niej udział podczas przechodzenia reakcji chemicznych. Funkcja energetyczna polega na przyswajaniu i przetwarzaniu biomasy (rośliny) ze źródła zewnętrznego – światła słonecznego. Funkcja koncentracji zapewnia gromadzenie składników odżywczych. Wszystkie organizmy w procesie życia gromadzą niezbędny poziom zawartości pierwiastków biochemicznych, które po ich śmierci wracają do biosfery w postaci związków organicznych i nieorganicznych. Funkcja redoks to reakcja biochemiczna. Występuje podczas życia żywego organizmu i jest niezbędnym ogniwem w obiegu substancji.
Biomasa
Wszystkie żywe organizmy są nierównomiernie rozmieszczone na sferach Ziemi. Największą koncentrację biomasy obserwuje się na skrzyżowaniach geosfer planety. Dzieje się tak dzięki kształtowaniu optymalnych warunków życia (temperatura, wilgotność, ciśnienie, obecność związków biochemicznych). Skład biomasy również nie jest tego samego rodzaju. Na lądzie przewagę mają rośliny, w hydrosferze podstawą żywej materii są zwierzęta. Gęstość biomasy zależy od położenia geograficznego, głębokości zasiedlenia litosfery i wysokości w atmosferze. Liczba gatunków roślin i zwierząt jest bardzo duża, ale siedliskiem wszystkich organizmów jest biosfera. Biologia, jako odrębna nauka, jest w dużej mierzewyjaśnia wszystkie procesy, które w nim zachodzą. To jest pochodzenie, reprodukcja, migracja wszystkich rodzajów biomasy.
Cechy biosfery
Znaczenie i skala "żywej skorupy" Ziemi zapewni jej ciągłe badanie przez nowe pokolenia przyrodników. System jest wyjątkowy w swojej integralności, dynamicznym rozwoju, równowadze. Jako główną i najbardziej zaskakującą cechę można wyróżnić odporność i zdolność do powrotu do zdrowia. Liczba katastrof w czasie istnienia biosfery jako żywego filmu planety jest ogromna. Doprowadziły one do wyginięcia większości biomasy, znacząco zmieniły wygląd planety, skorygowały procesy zachodzące na jej powierzchni iw jądrze. Ale po każdym uderzeniu biosfera była przywracana w zmienionej formie, dostosowując się do negatywnego wpływu lub tłumiąc go. Dlatego biosfera ziemska jest żywym organizmem, który może samodzielnie regulować wszystkie procesy zachodzące w przyrodzie.
Perspektywy rozwoju
Każde współczesne dziecko w szkole podstawowej uczy się takiego przedmiotu jak historia naturalna (klasa 3). Na tych lekcjach wyjaśniają małemu człowiekowi, czym jest otaczający go świat i według jakich zasad istnieje. Może warto trochę zmienić program i nauczyć dzieci szacunku i miłości do przyrody, wtedy ludzkość będzie mogła stworzyć nową geosferę. Cała gromadzona przez wieki wiedza o biosferze musi być wykorzystana do jej dalszego rozwoju, który będzie implikował zjednoczenie natury i człowieka. Zanim będzie za późno, by naprawić to, co zostało zrobioneszkody dla środowiska, ludzie powinni pomyśleć o tym, że „żywa skorupa” Ziemi może sama się zregenerować, ale jednocześnie może wyeliminować obiekt, który powoduje trwałe uszkodzenie jego integralności i harmonii.
