Inimene nimetab ümbritsevat ruumi tavaliselt looduseks või elupaigaks. Enamik meist sai põhiteadmisi selle mõiste kohta koolitundides: looduslugu (3. klass), geograafia ja bioloogia (4), anatoomia ja keemia (6). Kuid vähesed mõistavad, kuidas need teadused on ühendatud, välja arvatud see, et nad kõik kuuluvad loodusteaduste valdkonda. Kõikide inimeste teadmiste kokkuvõtteks ümbritseva maailma kohta on loodud üks mahukas nimi - biosfäär. Vaatamata aastatepikkusele uurimistööle ja hoolikale uurimisele annab planeet Maa teadlastele siiski põhjust sellel toimuvate protsesside üle järele mõelda.
Definitsioon
Mida nimetatakse biosfääriks? Selle mõiste tõlgendusi on kirjanduses üsna palju ja kõik need erinevad sisult, kuid on tähenduselt peaaegu identsed. Kõige sagedamini nimetatakse biosfääri planeedi globaalseks ökosüsteemiks, millesse inimene on kaasatud ühena vähestest liikidest. Kui tõlgime nime "biosfäär" sõna-sõn alt vanakreeka keelest, siis on sellel kaks juurt. "Sfäär" tähendab "piirkonda, sfääri, palli" ja tüvi "bios" on tõlgitud kui "elu". Selgub, et see on üsna mahukas ja täpne nimi, mis tegelikult määratleb keeruka ja mitmetahulise teaduse. VI Vernadski annab laiendatud vastuse küsimusele, mida nimetatakse biosfääriks. Ta defineerib seda mõistet Maa kohta teaduslike teadmiste kompleksina, mis hõlmab geograafiat, geokeemiat, bioloogiat, geoloogiat. Biosfäär on maakerade kogum, mis on ühendatud vastav alt elusolendite ja nende elupaiga olemasolu põhimõttele. Kõik sfäärid on koostise, funktsioonide ja omaduste poolest erinevad, kuid igaüks neist mängib meid ümbritseva maailma olemasolus ja arengus olulist rolli.
Õpetus biosfääri kohta
Filosoof, teadlane, geoloog ja biokeemik V. I. Vernadsky lõi tervikliku teadmiste süsteemi. Kuni 20. sajandi alguseni oli Maa ja sellel toimuvate protsesside uurimisel palju uurimistööd, kuid suurel vene teadlasel õnnestus seda materjali süvendada ja üldistada. Prantsuse loodusteadlane Lamarck defineeris 19. sajandi alguses tulevikuteaduse esialgse kontseptsiooni, kuid ei andnud sellele nime. Austria paleontoloog ja geoloog Eduard Suess võttis 1875. aastal kasutusele mõiste "biosfäär", mis on kasutusel tänaseni. Ta määratleb seda teadust kui teadmisi kogu meie planeedi elu kohta. Alles 50 aasta pärast tõestab Vernadsky elusorganismide ja anorgaaniliste ainete seost, nende ringlust. Mida nimetataksebiosfäär praeguses staadiumis? See on üks planeedi kestadest, milles erineva päritoluga looduslikud elemendid interakteeruvad, nende kombinatsioon loob ainulaadse, tasakaalustatud süsteemi.
Atmosfäär
Planeedi Maa välimine õhukest. Suurem osa selle massist on koondunud päris pinnale ja kõrguselt ulatub see kolm tuhat kilomeetrit. Atmosfäär on kõigist kestadest kergeim, see ei lahku pinn alt ainult planeedi gravitatsiooni mõjul, vaid kõrguse kasvades tühjenevad selle kihid järk-järgult. Osoonikiht kaitseb radioaktiivse päikesekiirguse eest, vähendades Maad tabava ultraviolettkiirguse taset. Atmosfääri koostis sisaldab gaase: süsinikdioksiid, lämmastik, hapnik, argoon, mis tagavad elusorganismide olemasolu.
Hüdrosfäär
Maa biosfäär hõlmab osa planeedi veekestast. Selle koostis varieerub sõltuv alt aine agregatsiooniastmest. Hüdrosfäär ühendab kõiki planeedi veevarusid, mis võivad olla vedelal, gaasilisel ja tahkel kujul. Maailmamere pinnakihid jaotavad Päikeselt tuleva soojuse ümber atmosfääri. Vesi on looduses ainete ringlemise protsessis eriti oluline, kuna see on kõige liikuvam fraktsioon. Biosfääri organismid on veeelemendi täielikult omaks võtnud, neid võib leida Maailma ookeani sügavaimatest põhjabasseinidest ja Arktika liustikest. Hüdrosfääri keemiline koostis sisaldab järgmisi põhielemente: magneesium, naatrium, kloor,väävel, süsinik, k altsium jne
Litosfäär
Meie päikesesüsteemis ei ole kõigil planeetidel kindlat kesta, Maa on antud juhul erand. Litosfäär on tohutu kivimite (kõvade) kivimite massid, mis moodustavad osa maismaast ja toimivad ookeanide alusena. Selle Maa kesta paksus on 70–250 kilomeetrit, selle koostis on keemiliste elementide (räni, alumiinium, raud, hapnik, magneesium, kaalium, naatrium jne) arvu poolest kõige mitmekesisem. vajalik kõigi elusorganismide eksisteerimiseks. Seda geosfääri iseloomustab elujaotuskihi väikseim laius. Kõige arenenum on litosfääri ülemine kiht, mis on mitu meetrit. Sügavuse kasvades suureneb kõva kesta temperatuur ja tihedus, mis koos valguse puudumisega muudab elusorganismide eksisteerimise võimatuks.
Biosfäär
See geosfäär ühendab kõik Maa kestad (hüdrosfäär, atmosfäär ja litosfäär), kuna neis on elusaine. Biosfääri rolli kogu inimkonna jaoks on raske üle hinnata, see on keskkond ja päritoluallikas. See on keerukas vastastikuste suhete süsteem, mis määrab mis tahes organismi olemasolu võimaluse aine ja energia vahetuse tõttu. Ringlusprotsessis, mis toimub pidev alt orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite vahel, osaleb üle 40 keemilise elemendi. Peamine energiaallikas on Päike. Maa asub tähest optimaalsel kaugusel ja on varustatud kaitsmegaatmosfääri barjäär. Seetõttu on päikeseenergia koos elusainega biosfääri olemasolu kõige olulisem biokeemiline tegur. Mitmete tegurite mõjul on käimasolevatel protsessidel täielik tsükliline vorm, need tagavad aine ringluse atmosfääri, litosfääri, hüdrosfääri ja elusorganismide vahel.
Biosfääri piirid
Biosfääri kesta pikkust analüüsides on näha selle ebaühtlast jaotumist. Alumine piir asub litosfääri kihtides, see ei lange alla 4 km. Maakoore ülemine kiht - muld - on elusaine sisalduse tiheduse poolest biosfääri kõige küllastunud kiht. Hüdrosfäär, mis hõlmab maailma ookeani avarusi, jõgesid, järvi, soosid, liustikke, on täielikult "elava kesta" osa. Organismide suurimaid kontsentratsioone täheldatakse veekogude pinna- ja rannikukihtides, kuid elu on olemas ka süvamerebasseinides, maksimaalselt üle 11 km sügavusel ja põhjasetetes. Biosfääri ülemine piir asub maapinnast 20 km kaugusel. Atmosfäär piirab "eluskihi" osoonikilbiga, mille kohal lühilaineline ultraviolettkiirgus hävitab organisme. Seega asub elusaine maksimaalne kontsentratsioon litosfääri ja atmosfääri piiril.
Kompositsioon
Biosfääri doktriini lõi VI Vernadski, ta määras ka organismide võtmerolli Maa "elava kesta" kujunemisel ja toimimisel. Varem jõudsid teised teadlased sarnastele järeldustele, kuid vene keelesloodusteadlane suutis tõestada anorgaaniliste ühendite olemasolu vajalikkust struktuuris, mis samuti osalevad üldises ringluses. Tema arvates on biosfääri koostis järgmine:
- Elusorganismid (bioloogiline mass, kõigi liikide kogusumma).
- Biogeenne aine (tekib elusorganismide elu jooksul, on nende töötlemise saadus).
- Inertne aine (anorgaanilised ühendid, mis tekivad ilma elusorganismide osaluseta).
- Bioinertne aine (moodustuvad koos elusorganismide ja inertse ainega).
- Kosmilise päritoluga aine.
- Hajutatud aatomid.
Esinemise ajalugu
Miljardeid aastaid tagasi moodustus Maa tahke kest, litosfäär. Järgmine etapp nn biosfääri tekkes toimus geoloogiliste protsesside tõttu, mis liigutasid tektoonseid plaate, põhjustasid vulkaanipurskeid, maavärinaid jne. Pärast stabiilsete geoloogiliste vormide teket oli kord elusorganismide tekkes. Nad said võimaluse areneda tänu erinevate biokeemiliste elementide aktiivsele emissioonile, mis tekkis litosfääri moodustumise ajal. Elusaine on loonud eluks vastuvõetavaid tingimusi juba mitu miljonit aastat. Selle faasilise evolutsiooni tõttu tekkis atmosfääri gaasiline koostis. Orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite pidev interaktsioon Päikese energia mõjul võimaldas elusaine leviku üle kogu planeedi jamuutma oluliselt tema välimust.
Evolution
Esimesed elusorganismid Maal ilmusid hüdrosfääri, nende järkjärguline väljumine maale kestis üsna pikka aega. Biosfääri teise kesta - litosfääri - areng põhjustas osoonikihi moodustumise. Tänu fotosünteesi protsessile neelas tohutu bioloogiline mass atmosfäärist süsinikdioksiidi ja vabastas hapniku. Sel juhul kasutab elusaine peaaegu ammendamatut energiaallikat - Päikest. Aeroobsed organismid, millel puudus hüdrosfääri paksuses orgaaniline aine, tulid maa pinnale ja kiirendasid energiaringe tõttu oluliselt evolutsiooniprotsessi. Praegu on Maa "elav kest" stabiilses tasakaaluseisundis, kuid inimkond avaldab sellele üha negatiivsemat mõju. Loomisel on uus maakera - noosfäär, see tähendab inimese ja looduse harmoonilisemat abi, kuid see on eraldi ja väga huvitav uurimisteema. Biosfäär toimib edasi, vaatamata biomassi olulisele vähenemisele püüab "elav kest" kompenseerida inimtegevusest põhjustatud kahju. Nagu ajalugu näitab, võib see protsess võtta palju aega.
Biokeemilised funktsioonid
Biosfääri struktuuri põhikomponent on biomass. See täidab kõiki "elava kesta" biokeemilisi funktsioone, hoiab oma koostist tasakaalus ning tagab ainete ja energia ringluse protsessi. Gaasifunktsioon säilitab atmosfääri optimaalse koostise. Ta onSeda teostab taimede fotosüntees, mis eraldavad hapnikku ja neelavad süsinikdioksiidi. Elusorganismid eraldavad väljahingamisel ja lagunemisel CO2. Gaasivahetus toimub pidev alt, keemiliste reaktsioonide käigus osalevad selles anorgaanilised ühendid. Energiafunktsioon seisneb välise allika – päikesevalguse – biomassi (taime) assimilatsioonis ja muundamises. Kontsentratsioonifunktsioon tagab toitainete kogunemise. Kõik eluprotsessis olevad organismid koguvad vajalikul tasemel biokeemilisi elemente, mis pärast nende surma naasevad biosfääri orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite kujul. Redoksfunktsioon on biokeemiline reaktsioon. See esineb elusorganismi eluea jooksul ja on vajalik lüli ainete ringluses.
Biomass
Kõik elusorganismid on Maa sfäärides jaotunud ebaühtlaselt. Suurimat biomassi kontsentratsiooni täheldatakse planeedi geosfääride liitumiskohtades. See juhtub optimaalsete elutingimuste (temperatuur, niiskus, rõhk, biokeemiliste ühendite olemasolu) kujunemise tõttu. Ka biomassi koostis ei ole sama tüüpi. Maal on eelised taimedel, hüdrosfääris moodustavad elusaine aluse loomad. Biomassi tihedus oleneb geograafilisest asukohast, asustussügavusest litosfääris ja kõrgusest atmosfääris. Taime- ja loomaliikide arv on väga suur, kuid kõigi organismide elupaigaks on biosfäär. Bioloogia kui omaette teadus on suurestiselgitab kõiki selles toimuvaid protsesse. See on igat tüüpi biomassi päritolu, paljunemine ja ränne.
Biosfääri omadused
Maa "elava kesta" tähtsus ja ulatus tagavad selle pideva uurimise uutele loodusteadlaste põlvkondadele. Süsteem on ainulaadne oma terviklikkuse, dünaamilise arengu, tasakaalu poolest. Selle peamise ja üllatavama omadusena võib välja tuua vastupidavuse ja taastumisvõime. Katastroofide arv biosfääri kui planeedi elava filmi eksisteerimise ajal on tohutu. Need viisid suurema osa biomassist väljasuremiseni, muutsid oluliselt planeedi välimust, korrigeerisid selle pinnal ja tuumas toimuvaid protsesse. Kuid pärast iga lööki taastati biosfäär muutunud kujul, kohanedes negatiivse mõjuga või surudes seda alla. Seetõttu on Maa biosfäär elusorganism, mis suudab iseseisv alt reguleerida kõiki looduses toimuvaid protsesse.
Arenguväljavaated
Iga tänapäeva laps õpib põhikoolis sellist ainet nagu looduslugu (3. klass). Nendel tundidel selgitavad nad väikesele inimesele, mis on ümbritsev maailm ja milliste reeglite järgi see eksisteerib. Võib-olla tasub programmi veidi muuta ja õpetada lapsi loodust austama ja armastama, siis saab inimkond luua uue geosfääri. Kõiki biosfääri kohta sajandite jooksul kogunenud teadmisi tuleb rakendada selle edasiseks arendamiseks, mis eeldab looduse ja inimese liitu. Enne kui on liiga hilja tehtut parandadakahju keskkonnale, peaksid inimesed mõtlema sellele, et Maa "elav kest" võib ise taastuda, kuid samal ajal võib see kõrvaldada objekti, mis põhjustab püsivat kahju selle terviklikkusele ja harmooniale.
