Čovjek uobičajeno naziva okolni prostor prirodom ili staništem. Većina nas je osnovna znanja o ovom konceptu stekla u školskim časovima: prirodna istorija (3. razred), geografija i biologija (4), anatomija i hemija (6). Ali malo njih razumije kako su ove nauke kombinovane, osim što sve pripadaju oblasti prirodnih nauka. Da sumiramo svo ljudsko znanje o okolnom svijetu, stvoreno je jedno prostrano ime - biosfera. Uprkos dugogodišnjim istraživanjima i pažljivom proučavanju, planeta Zemlja i dalje daje razlog naučnicima da razmišljaju o procesima koji se na njoj odvijaju.
Definicija
Šta se zove biosfera? U literaturi postoji dosta tumačenja ovog pojma i sva se razlikuju po sadržaju, ali su gotovo identična po značenju. Najčešće se biosfera naziva globalnim ekosistemom planete, u koji je čovjek uključen kao jedna od rijetkih vrsta. Ako prevedemo naziv "biosfera" doslovno sa starogrčkog jezika, onda ima dva korijena. "Sphere" znači "regija, sfera, lopta", a korijen "bios" je preveden kao "život". Ispada prilično prostran i precizan naziv, koji, zapravo, definira složenu i višestruku nauku. VI Vernadsky daje proširen odgovor na pitanje šta se naziva biosfera. On ovaj koncept definiše kao kompleks naučnih saznanja o Zemlji, koji uključuje geografiju, geohemiju, biologiju, geologiju. Biosfera je skup zemaljskih školjki, koje su kombinovane po principu prisustva živih bića i njihovog staništa. Sve sfere su različite po sastavu, funkcijama i svojstvima, ali svaka od njih igra značajnu ulogu u postojanju i evoluciji svijeta oko nas.
Učenje o biosferi
Filozof, naučnik, geolog i biohemičar V. I. Vernadsky stvorio je integralni sistem znanja. Do početka 20. stoljeća bilo je mnogo istraživačkog rada na proučavanju Zemlje i procesa koji se na njoj odvijaju, ali je veliki ruski naučnik uspio produbiti i uopštiti ovaj materijal. Početkom 19. veka francuski prirodnjak Lamark definisao je početni koncept nauke budućnosti, ali joj nije dao ime. Austrijski paleontolog i geolog Eduard Suess skovao je termin "biosfera" 1875. godine, koji se i danas koristi. On će ovu nauku definisati kao znanje o čitavom životu na našoj planeti. Tek nakon 50 godina Vernadsky će dokazati vezu između živih organizama i neorganskih tvari, njihovu cirkulaciju. Šta se zovebiosfera u sadašnjoj fazi? Ovo je jedna od školjki planete, u kojoj su prirodni elementi različitog porijekla u interakciji, njihova kombinacija stvara jedinstven, uravnotežen sistem.
Atmosfera
Spoljni vazdušni omotač planete Zemlje. Većina njegove mase koncentrisana je na samoj površini, a u visinu se prostire na tri hiljade kilometara. Atmosfera je najlakša od svih školjki, ne napušta površinu samo zbog gravitacije planete, već se s povećanjem visine njeni slojevi postepeno ispuštaju. Ozonski omotač pruža zaštitu od radioaktivnog izlaganja suncu tako što smanjuje nivo ultraljubičastog zračenja koji pada na zemlju. Sastav atmosfere uključuje gasove: ugljen-dioksid, azot, kiseonik, argon, koji obezbeđuju postojanje živih organizama.
Hydrosphere
Zemljina biosfera uključuje dio vodene ljuske planete. Njegov sastav varira u zavisnosti od stanja agregacije supstance. Hidrosfera objedinjuje sve vodene resurse na planeti, koji mogu biti u tečnom, gasovitom i čvrstom obliku. Površinski slojevi Svjetskog okeana služe za preraspodjelu topline koja dolazi od Sunca kroz atmosferu. Voda je od posebnog značaja u procesu kruženja materija u prirodi, jer je najmobilnija frakcija. Organizmi biosfere u potpunosti su ovladali vodenim elementom, mogu se naći u najdubljim basenima dna Svjetskog okeana i u arktičkim glečerima. Hemijski sastav hidrosfere uključuje sljedeće glavne elemente: magnezijum, natrijum, hlor,sumpor, ugljenik, kalcijum, itd.
Litosfera
U našem solarnom sistemu, nemaju sve planete čvrstu ljusku, Zemlja je u ovom slučaju izuzetak. Litosfera je ogromna masa stijena (tvrdih) stijena koje čine dio kopna i služe kao dno okeana. Debljina ove ljuske Zemlje je od 70 do 250 kilometara, njen sastav je najraznovrsniji po broju hemijskih elemenata (silicijum, aluminijum, gvožđe, kiseonik, magnezijum, kalijum, natrijum itd.), koji su neophodna za postojanje svih živih organizama. Ovu geosferu karakteriše najmanja širina sloja distribucije života. Najrazvijeniji je gornji sloj litosfere, koji iznosi nekoliko metara. Kako se dubina povećava, temperatura i gustina tvrde ljuske se povećavaju, što, uz nedostatak svjetlosti, onemogućava postojanje živih organizama.
Biosfera
Ova geosfera objedinjuje sve ljuske Zemlje (hidrosferu, atmosferu i litosferu) prisustvom žive materije u njima. Teško je precijeniti ulogu biosfere za čitavo čovječanstvo, ona je okoliš i izvorište. Ovo je složen sistem međusobnih odnosa koji određuju mogućnost postojanja bilo kojeg organizma zbog razmjene materije i energije. Više od 40 hemijskih elemenata uključeno je u proces cirkulacije, koja se stalno javlja između organskih i neorganskih jedinjenja. Glavni izvor energije je Sunce. Zemlja se nalazi na optimalnoj udaljenosti od zvijezde i opremljena je zaštitnim elementomatmosfersku barijeru. Dakle, uz živu materiju, sunčeva energija je najvažniji biohemijski faktor u postojanju biosfere. Zbog uticaja niza faktora, procesi koji se odvijaju imaju potpuni ciklični oblik, obezbeđuju cirkulaciju materije između atmosfere, litosfere, hidrosfere i živih organizama.
Granice biosfere
Kada se analizira dužina ljuske biosfere, može se uočiti njena neravnomjerna raspodjela. Donja granica se nalazi u slojevima litosfere, ne pada ispod 4 km. Gornji sloj zemljine kore - tlo - je najzasićeniji sloj biosfere u smislu gustine sadržaja žive materije. Hidrosfera, koja uključuje prostranstva Svjetskog okeana, rijeke, jezera, močvare, glečere, u potpunosti je dio "žive ljuske". Najveće koncentracije organizama uočene su u površinskim i priobalnim slojevima vodnih tijela, ali život postoji iu dubokomorskim bazenima, na maksimalnoj dubini većoj od 11 km, iu sedimentima dna. Gornja granica biosfere nalazi se na udaljenosti od 20 km od površine. Atmosfera ograničava "živi sloj" na ozonski štit, iznad kojeg će organizmi biti uništeni kratkotalasnim ultraljubičastim zračenjem. Dakle, maksimalna koncentracija žive materije nalazi se na granicama litosfere i atmosfere.
Kompozicija
Učenje o biosferi stvorio je VI Vernadsky, on je također odredio ključnu ulogu organizama u formiranju i funkcioniranju "žive ljuske" Zemlje. Ranije su drugi naučnici došli do sličnih zaključaka, ali ruskiprirodoslovac je bio u stanju da dokaže potrebu za prisustvom u strukturi neorganskih jedinjenja, koja takođe učestvuju u opštem ciklusu. Po njegovom mišljenju, biosfera ima sljedeći sastav:
- Živi organizmi (biološka masa, ukupnost svih vrsta).
- Biogena supstanca (nastala tokom života živih organizama, proizvod je njihove prerade).
- Inertna materija (anorganska jedinjenja koja nastaju bez učešća živih organizama).
- Bio-inertna supstanca (formirana zajedno od živih organizama i inertne materije).
- Supstanca kosmičkog porekla.
- Raspršeni atomi.
Historija pojave
Pre više milijardi godina formirana je čvrsta ljuska Zemlje, litosfera. Sljedeća faza u formiranju onoga što se naziva biosfera dogodila se uslijed geoloških procesa koji su pomicali tektonske ploče, izazivali vulkanske erupcije, zemljotrese itd. Nakon formiranja stabilnih geoloških oblika, došao je red na pojavu živih organizama. Dobili su priliku za razvoj zahvaljujući aktivnim emisijama različitih biohemijskih elemenata do kojih je došlo tokom formiranja litosfere. Živa materija već nekoliko miliona godina stvara uslove prihvatljive za život. Zbog njegove fazne evolucije formiran je gasni sastav atmosfere. Stalna interakcija organskih i anorganskih jedinjenja pod uticajem energije Sunca omogućila je širenje žive materije po planeti iznačajno promijeniti njen izgled.
Evolution
Prvi živi organizmi na Zemlji pojavili su se u hidrosferi, njihov postepeni izlazak na kopno trajao je prilično dugo. Razvoj druge ljuske biosfere - litosfere, uzrokovao je formiranje ozonskog omotača. Zbog procesa fotosinteze, ogromna biološka masa apsorbirala je ugljični dioksid iz atmosfere i oslobodila kisik. U ovom slučaju živa tvar koristi gotovo neiscrpni izvor energije - Sunce. Aerobni organizmi, kojima je nedostajala organska materija u debljini hidrosfere, izašli su na površinu kopna i značajno ubrzali proces evolucije zahvaljujući energetskom ciklusu. Trenutno je "živa ljuska" Zemlje u stanju stabilne ravnoteže, ali čovječanstvo na nju vrši sve veći negativan utjecaj. Stvara se nova sfera zemlje - noosfera, ona podrazumijeva harmoničniju pomoć čovjeka i prirode, ali to je posebna i vrlo zanimljiva tema za proučavanje. Biosfera nastavlja da funkcioniše, uprkos značajnom smanjenju biomase, "živa ljuska" nastoji da nadoknadi štetu uzrokovanu ljudskim aktivnostima. Kao što istorija pokazuje, ovaj proces može potrajati dosta vremena.
Biohemijske funkcije
Glavna komponenta u strukturi biosfere je biomasa. Obavlja sve biohemijske funkcije "žive ljuske", održava njen sastav u stanju ravnoteže i osigurava proces cirkulacije tvari i energije. Funkcija plina održava optimalni sastav atmosfere. Ona jeObavlja se fotosintezom biljaka, koje oslobađaju kisik i apsorbiraju ugljični dioksid. Živi organizmi emituju CO2 tokom izdisaja i raspadanja. Razmjena plinova se odvija stalno, u njoj učestvuju neorganska jedinjenja tokom prolaska hemijskih reakcija. Energetska funkcija se sastoji u asimilaciji i transformaciji biomase (biljke) vanjskog izvora - sunčeve svjetlosti. Funkcija koncentracije osigurava akumulaciju hranjivih tvari. Svi organizmi u procesu života akumuliraju neophodan nivo sadržaja biohemijskih elemenata, koji se nakon smrti vraćaju u biosferu u obliku organskih i neorganskih jedinjenja. Redox funkcija je biohemijska reakcija. Javlja se tokom života živog organizma i neophodna je karika u cirkulaciji supstanci.
Biomasa
Svi živi organizmi su neravnomjerno raspoređeni po Zemljinim sferama. Najveća koncentracija biomase uočena je na spojevima geosfera planete. To se događa zbog stvaranja optimalnih životnih uslova (temperatura, vlažnost, pritisak, prisustvo biohemijskih spojeva). Sastav biomase takođe nije istog tipa. Na kopnu, biljke imaju prednost; u hidrosferi životinje čine osnovu žive materije. Gustoća biomase ovisi o geografskom položaju, dubini stanovanja u litosferi i visini u atmosferi. Broj biljnih i životinjskih vrsta je veoma velik, ali stanište svih organizama je biosfera. Biologija, kao zasebna nauka, u velikoj meri jesteobjašnjava sve procese koji se u njemu odvijaju. Ovo je porijeklo, reprodukcija, migracija svih vrsta biomase.
Karakteristike biosfere
Značaj i razmere "žive ljuske" Zemlje obezbediće njeno stalno proučavanje od strane novih generacija prirodnih naučnika. Sistem je jedinstven po svom integritetu, dinamičnom razvoju, uravnoteženosti. Kao njegovu glavnu i najiznenađujuću osobinu može se izdvojiti otpornost i sposobnost oporavka. Broj katastrofa tokom postojanja biosfere kao živog filma planete je ogroman. Oni su doveli do izumiranja većine biomase, značajno promijenili izgled planete, ispravili procese koji se odvijaju na njenoj površini i u jezgru. Ali nakon svakog udarca, biosfera se obnavljala u izmijenjenom obliku, prilagođavajući se negativnom utjecaju ili ga potiskujući. Zato je biosfera Zemlje živi organizam koji može samostalno regulisati sve procese koji se dešavaju u prirodi.
Izgledi za razvoj
Svako savremeno dijete u osnovnoj školi uči predmet kao što je prirodna istorija (3. razred). Na ovim časovima maloj osobi objašnjavaju šta je svijet oko sebe i po kojim pravilima on postoji. Možda vrijedi malo promijeniti program i naučiti djecu da poštuju i vole prirodu, tada će čovječanstvo moći stvoriti novu geosferu. Sva vekovima akumulirana znanja o biosferi moraju se primeniti za njen dalji razvoj, koji će podrazumevati spoj prirode i čoveka. Prije nego bude kasno da se popravi ono što je urađenoštete po životnu sredinu, ljudi treba da razmišljaju o tome da se "živa ljuska" Zemlje može sama oporaviti, ali da istovremeno može eliminisati objekat koji nanosi trajno oštećenje njenog integriteta i harmonije.
