Човек обичайно нарича околното пространство природа или местообитание. Повечето от нас получиха основни знания за тази концепция в училищните уроци: естествена история (3 клас), география и биология (4), анатомия и химия (6). Но малцина разбират как се комбинират тези науки, освен че всички те принадлежат към областта на естествените науки. За да обобщим цялото човешко знание за околния свят, е създадено едно обширно име - биосферата. Въпреки много години изследвания и внимателно проучване, планетата Земя все още дава основание на учените да се замислят за процесите, протичащи на нея.
Определение
Какво се нарича биосфера? В литературата има доста тълкувания на този термин и всички те се различават по съдържание, но са почти идентични по значение. Най-често биосферата се нарича глобална екосистема на планетата, в която човекът е включен като един от малкото видове. Ако преведем името "биосфера" буквално от древногръцкия език, то има два корена. "Sphere" означава "област, сфера, топка", а коренът "bios" се превежда като "живот". Оказва се доста обемно и точно име, което всъщност определя сложна и многостранна наука. VI Вернадски дава разширен отговор на въпроса какво се нарича биосфера. Той определя това понятие като комплекс от научни знания за Земята, който включва география, геохимия, биология, геология. Биосферата е съвкупност от земни черупки, които се комбинират според принципа на присъствието на живи същества и тяхното местообитание. Всички сфери са различни по състав, функции и свойства, но всяка от тях играе важна роля в съществуването и еволюцията на света около нас.
Преподаване за биосферата
Философът, учен, геолог и биохимик В. И. Вернадски създава интегрална система от знания. До началото на 20-ти век имаше много изследователска работа по изучаването на Земята и процесите, протичащи на нея, но великият руски учен успя да задълбочи и обобщи този материал. В началото на 19 век френският натуралист Ламарк определя първоначалната концепция на бъдещата наука, но не й дава име. Австрийският палеонтолог и геолог Едуард Зюс въвежда термина "биосфера" през 1875 г., който се използва и до днес. Той ще определи тази наука като знание за целия живот на нашата планета. Едва след 50 години Вернадски ще докаже връзката между живите организми и неорганичните вещества, тяхната циркулация. Какво се наричабиосфера на настоящия етап? Това е една от черупките на планетата, в която взаимодействат природни елементи от различен произход, тяхната комбинация създава уникална, балансирана система.
Атмосфера
Външната въздушна обвивка на планетата Земя. По-голямата част от масата му е съсредоточена на самата повърхност и на височина се простира на три хиляди километра. Атмосферата е най-леката от всички черупки, тя не напуска повърхността само поради гравитацията на планетата, но с увеличаване на височината слоевете й постепенно се разреждат. Озоновият слой осигурява защита срещу радиоактивно слънчево излагане, като намалява нивото на ултравиолетовите лъчи, които удрят земята. Съставът на атмосферата включва газове: въглероден диоксид, азот, кислород, аргон, които осигуряват съществуването на живи организми.
Хидросфера
Биосферата на Земята включва част от водната обвивка на планетата. Съставът му варира в зависимост от състоянието на агрегиране на веществото. Хидросферата обединява всички водни ресурси на планетата, които могат да бъдат в течна, газообразна и твърда форма. Повърхностните слоеве на Световния океан служат за преразпределение на топлината, идваща от Слънцето през атмосферата. Водата е от особено значение в процеса на циркулация на веществата в природата, тъй като е най-подвижната фракция. Организмите на биосферата са усвоили напълно водния елемент, те могат да бъдат намерени в най-дълбоките дънни басейни на Световния океан и в ледниците на Арктика. Химичният състав на хидросферата включва следните основни елементи: магнезий, натрий, хлор,сяра, въглерод, калций и др.
Литосфера
В нашата слънчева система не всички планети имат твърда обвивка, Земята в този случай е изключение. Литосферата е огромна маса от скални (твърди) скали, които съставляват част от сушата и служат като дъно на океаните. Дебелината на тази обвивка на Земята е от 70 до 250 километра, нейният състав е най-разнообразен по отношение на броя на химичните елементи (силиций, алуминий, желязо, кислород, магнезий, калий, натрий и др.), които са необходими за съществуването на всички живи организми. Тази геосфера се характеризира с най-малката ширина на слоя за разпространение на живота. Най-развит е горният слой на литосферата, който е няколко метра. С увеличаване на дълбочината температурата и плътността на твърдата обвивка се увеличават, което, заедно с липсата на светлина, прави невъзможно съществуването на живи организми.
Биосфера
Тази геосфера обединява всички черупки на Земята (хидросфера, атмосфера и литосфера) чрез наличието на жива материя в тях. Трудно е да се надцени ролята на биосферата за цялото човечество, тя е околната среда и източникът на произход. Това е сложна система от взаимовръзки, които определят възможността за съществуване на всеки организъм поради обмена на материя и енергия. Повече от 40 химични елемента участват в процеса на циркулация, която непрекъснато протича между органични и неорганични съединения. Основният източник на енергия е Слънцето. Земята е разположена на оптимално разстояние от звездата и е оборудвана със защитно устройствоатмосферна бариера. Следователно, наред с живата материя, слънчевата енергия е най-важният биохимичен фактор в съществуването на биосферата. Поради влиянието на редица фактори протичащите процеси имат завършена циклична форма, осигуряват циркулацията на материята между атмосферата, литосферата, хидросферата и живите организми.
Границите на биосферата
Когато се анализира дължината на обвивката на биосферата, може да се види неравномерното й разпределение. Долната граница се намира в слоевете на литосферата, не пада под 4 km. Горният слой на земната кора - почвата - е най-наситеният слой на биосферата по отношение на плътността на съдържанието на живата материя. Хидросферата, която включва просторите на Световния океан, реки, езера, блата, ледници, е изцяло част от „живата черупка“. Най-високи концентрации на организми се наблюдават в повърхностните и крайбрежните слоеве на водните тела, но живот има и в дълбоководни басейни, на максимална дълбочина над 11 km, и в дънни седименти. Горната граница на биосферата се намира на разстояние 20 km от повърхността. Атмосферата ограничава "живия слой" до озонов щит, над който организмите ще бъдат унищожени от късовълнова ултравиолетова радиация. Така максималната концентрация на живата материя се намира на границите на литосферата и атмосферата.
Състав
Учението за биосферата е създадено от VI Вернадски, той също така определи ключовата роля на организмите във формирането и функционирането на "живата обвивка" на Земята. Преди това други учени стигнаха до подобни заключения, но рускинатуралистът успя да докаже необходимостта от присъствие в структурата на неорганични съединения, които също участват в общия цикъл. Според него биосферата има следния състав:
- Живи организми (биологична маса, съвкупност от всички видове).
- Биогенно вещество (създадено по време на живота на живите организми, е продукт на тяхната преработка).
- Инертна материя (неорганични съединения, които се създават без участието на живи организми).
- Биоинертно вещество (образувано съвместно от живи организми и инертна материя).
- Вещество с космически произход.
- Разпръснати атоми.
История на възникване
Преди милиарди години се е образувала твърдата обвивка на Земята, литосферата. Следващият етап от формирането на така наречената биосфера настъпва поради геоложки процеси, които разместват тектонските плочи, причиняват вулканични изригвания, земетресения и т. н. След образуването на стабилни геоложки форми дойде ред на появата на живи организми. Те получиха възможност да се развиват благодарение на активните емисии на различни биохимични елементи, възникнали по време на формирането на литосферата. Живата материя създава условия, приемливи за живот в продължение на няколко милиона години. Поради поетапното му развитие се формира газовият състав на атмосферата. Постоянното взаимодействие на органични и неорганични съединения под въздействието на енергията на Слънцето направи възможно живата материя да се разпространи по цялата планета ипромени значително външния си вид.
Evolution
Първите живи организми на Земята се появиха в хидросферата, тяхното постепенно излизане на сушата продължи доста дълъг период от време. Развитието на друга обвивка на биосферата - литосферата, предизвика образуването на озоновия слой. Благодарение на процеса на фотосинтеза огромна биологична маса абсорбира въглеродния диоксид от атмосферата и отделя кислород. В този случай живата материя използва почти неизчерпаем източник на енергия – Слънцето. Аеробните организми, на които липсва органична материя в дебелината на хидросферата, излязоха на повърхността на земята и значително ускориха процеса на еволюция поради енергийния цикъл. В момента "живата обвивка" на Земята е в състояние на стабилно равновесие, но човечеството оказва все по-голямо негативно влияние върху нея. Създава се нова сфера на земята - ноосферата, тя предполага по-хармонично съдействие на човека и природата, но това е отделна и много интересна тема за изследване. Биосферата продължава да функционира, въпреки значителното намаляване на биомасата, "живата черупка" се стреми да компенсира щетите, причинени от човешката дейност. Както показва историята, този процес може да отнеме значително време.
Биохимични функции
Основният компонент в структурата на биосферата е биомасата. Той изпълнява всички биохимични функции на "живата черупка", поддържа състава си в състояние на равновесие и осигурява процеса на циркулация на веществата и енергията. Газовата функция поддържа оптималния състав на атмосферата. Тя еОсъществява се чрез фотосинтеза на растенията, които отделят кислород и поглъщат въглероден диоксид. Живите организми отделят CO2 по време на издишване и разлагане. Газообменът се извършва постоянно, в него участват неорганични съединения по време на протичането на химични реакции. Енергийната функция се състои в усвояването и преобразуването на биомасата (растението) на външен източник – слънчева светлина. Функцията за концентрация осигурява натрупването на хранителни вещества. Всички организми в процеса на живот натрупват необходимото ниво на съдържание на биохимични елементи, които след смъртта си се връщат в биосферата под формата на органични и неорганични съединения. Редокс функцията е биохимична реакция. Появява се по време на живота на живия организъм и е необходимо звено в циркулацията на веществата.
Биомаса
Всички живи организми са неравномерно разпределени в земните сфери. Най-висока концентрация на биомаса се наблюдава на кръстопътя на геосферите на планетата. Това се случва поради формирането на оптимални условия за живот (температура, влажност, налягане, наличие на биохимични съединения). Съставът на биомасата също не е от същия тип. На сушата растенията имат предимство; в хидросферата животните формират основата на живата материя. Плътността на биомасата зависи от географското местоположение, дълбочината на обитаване в литосферата и височината в атмосферата. Броят на растителните и животинските видове е много голям, но местообитанието на всички организми е биосферата. Биологията, като отделна наука, до голяма степен еобяснява всички процеси, които протичат в него. Това е произходът, размножаването, миграцията на всички видове биомаса.
Характеристики на биосферата
Значението и мащабът на "живата черупка" на Земята ще осигурят постоянното й изучаване от нови поколения учени по естествени науки. Системата е уникална със своята цялост, динамично развитие, баланс. Като негова основна и най-изненадваща характеристика може да се посочи устойчивостта и способността за възстановяване. Броят на катастрофите по време на съществуването на биосферата като жив филм на планетата е огромен. Те доведоха до изчезването на по-голямата част от биомасата, промениха значително външния вид на планетата, коригираха процесите, протичащи на нейната повърхност и в ядрото. Но след всеки удар биосферата се възстановява в променен вид, адаптира се към негативното влияние или го потиска. Ето защо земната биосфера е жив организъм, който може самостоятелно да регулира всички процеси, протичащи в природата.
Перспективи за развитие
Всяко съвременно дете в началното училище изучава предмет като естествена история (3-ти клас). На тези уроци те обясняват на малък човек какво представлява светът наоколо и по какви правила съществува. Може би си струва да промените малко програмата и да научите децата да уважават и обичат природата, тогава човечеството ще може да създаде нова геосфера. Всички натрупани през вековете знания за биосферата трябва да бъдат приложени за нейното по-нататъшно развитие, което ще предполага единството на природата и човека. Преди да е станало твърде късно да се поправи направенотовреда за околната среда, хората трябва да се замислят за това, че "живата обвивка" на Земята може да се възстанови сама, но в същото време може да елиминира обект, който причинява трайно увреждане на нейната цялост и хармония.
