Навигация
1.4 Будова біосфери
Планета Земля унікальна. На ній серед інших планет Сонячної системи в тонкому шарі, де взаємодіють вода (гідросфера), земля (літосфера) і повітря (атмосфера), мешкають живі організми. Цей шар називається біосферою (від грец. bios— життя, sphaira— куля).
Біосфера (за В.І. Вернадським) — область планети, в якій існує або коли-небудь існувало життя і яка постійно піддається або піддавалася дії живих організмів.
Погляди видатного вченого про провідну роль живої речовини в утворенні сучасного хімічного складу атмосфери, гідросфери і частини літосфери отримали різностороннє підтвердження.
Біосфера є єдиним місцем існування людини та інших живих організмів. З побудов В. І. Вернадського та інших учених випливає закон незамінності біосфери.
За цим законом, кінцеве завдання охорони природи — це збереження біосфери як єдиного місця існування людського суспільства. Сучасні філософські концепції зводяться до того, що процес взаємодії суспільства і біосфери має бути керованим і не повинен призвести до деградації біосфери як середовища існування суспільства. На відміну від біогенезу цей етап еволюції біосфери розглядають як етап розумного розвитку, тобто ноогенезу. Відповідно відбувається поступове перетворення біосфери в ноосферу. Під цим терміном мається на увазі особлива оболонка Землі, що включає суспільство з індустрією, мовою, господарською діяльністю, релігією. Ноосфера розглядалась як "мислячий пласт", що розгортається над біосферою, зовні її.
Біосфера неминуче перетвориться на ноосферу, тобто сферу, де розум людини відіграватиме домінуючу роль у розвитку системи "людина — природа". Цей закон справедливий, хоча деякі сучасні учені розглядають його як соціальну утопію. Водночас очевидно, що якщо людство не почне регулювати свою чисельність, управляти власними діями на природу, спираючись на її закони, то воно приречене на загибель. Тому значення закону ноосфери бачиться в тому, що люди управлятимуть не природою, а перш за все собою.
В. І. Вернадський вважав, що ноосфера — це нове геологічне явище на Землі. В ній вперше людина стає могутньою геологічною силою. Але мислити і діяти людина, як і все живе, може тільки в області розповсюдження життя, тобто в біосфері, з якою вона нерозривно пов'язана і з якої не може піти.
Біосфера — це геологічна земна оболонка, яка не тільки охоплена життям, а й структурно ним організована. При цьому біосфера як планетна система входить у більшу надсистему Землі, якій властива єдність взаємодії земних і космічних процесів.
Таким чином, найважливішими особливостями біосфери є її організованість і стійка динамічна рівновага. Організованість означає, що біосфера — не хаос розрізнених складових, а деяке єдине і пов'язане ціле.
Наприклад, термодинамічний рівень організованості біосфери виражається в наявності двох взаємопов'язаних шарів: верхнього, освітленого (фотобіосфера), де існують фотосинтезуючі організми, і нижнього, ґрунтового (афотобіосфера), де розміщена зона підземного життя.
Сучасна біосфера разом із живою речовиною включає повністю гідросферу, верхню частину літосфери і нижню частину атмосфери.
Гідросфера. Ця геосфера є сукупністю океанів, морів, озер, річок, боліт, підземних вод і льодовиків. Вона утворює переривисту водну оболонку Землі, що займає більше 70% її поверхні. Маса гідросфери розподілена вкрай нерівномірно: 98,3% її становить Світовий океан, 1,6% зв'язано в материкових льодах і лише 0,1% припадає на води материків.
Вода — один із найважливіших, незамінних природних ресурсів, хімічна сполука водню і кисню. Найпростішу формулу — Н2О — має водяна пара. Молекула рідкої води складається головним чином зі сполуки двох простих молекул (Н2О)2. Лід — сполука трьох простих молекул – (Н2О)3. Вода — це єдина речовина на Землі, що існує в природі в усіх трьох агрегатних станах: рідкому, твердому, газоподібному.
Гідросфера — компонент неживої матерії, але з нею пов'язано життя на Землі. Там, де є вода, є і життя. Вода — найважливіша складова будь-якої живої клітини. Біохімічні реакції протікають у воді, оскільки більшість органічних сполук із біологічної підмножини водорозчинні. На зорі виникнення життя летючі органічні сполуки розсіювалися в атмосфері й розпадалися. Ті, що не розчинялися у воді, занурювалися на дно, а у воді залишалися переважно водорозчинні речовини, які й брали участь у подальшій еволюції життя.
Функції води дуже різноманітні. Вода порівняно з рештою речовин земного походження має унікальні й аномальні властивості, наприклад, термодинамічні (теплоємність, константи паротворення і кристалізації) і фізико-хімічні (в'язкість, досягнення максимальної щільності при 4°С, нестисливість, високий коефіцієнт поверхневого натягу, плавучість льоду, розчинювальна здатність, можливість формування лужного, нейтрального і кислого середовища).
Різноманітність скупчень і рухів води в різних її фазових станах — це хмари, водоспади, річки, озера, засніжений ліс, льодовики, морський прибій, тобто естетичний ресурс планети Земля.
Світовий океан, що є основною частиною гідросфери, — це середовище існування величезної кількості найрізноманітніших представників рослинного і тваринного світу і світу мікроорганізмів. Всі морські організми поділяють на три великі групи: планктон, нектон і бентос. Планктон (від грец. planktos — ширяючий, блукаючий та оп — живе) — найбільша за числом видів група організмів, що включає рослини і тварин, які не здатні самостійно пересуватися, "ширяючих" у товщі води і переміщуваних течіями. Планктон поділяють на фіто- і зоопланктон. Основна маса фітопланктону зосереджена в поверхневому (60 – 80-метровому) шарі води океанів, де для фотосинтезу достатньо сонячного світла. До нектону (від грец. nektos — плавний) належать тварини, здатні самостійно пересуватися у воді (риби, водні ссавці, кальмари та ін.). Організми, прикріплені до дна водоймищ, що повзають по ньому і зариваються в нього, відносять до бентосу (від грец. benthos— глибина), який поділяється на фітобентос (різноманітні багатоклітинні водорості) і зообентос (губки, хробаки, молюски та інші безхребетні).
Маса живої речовини в гідросфері розподілена вкрай нерівномірно. Найбільшу біомасу має фітопланктон, області концентрації якого займають близько 10% площі Світового океану і в основному розташовані на шельфах. Оскільки для більшості представників нектону і зообентосу фітопланктон є основним або єдиним джерелом їжі, розподіл областей їх концентрації приурочений до ареалів фітопланктону.
Літосфера. У сучасному розумінні літосфера (від грец. litos — камінь та sphaira — куля) — верхня тверда оболонка Землі, товщина якої коливається в межах 50—200 км. Верхня частина літосфери утворює земну кору, а нижня — верхню частину мантії Землі. Земна кора, що є, на відміну від гідросфери, суцільною оболонкою планети, складається із трьох шарів: осадового, гранітного і базальтового. Осадовий шар в основному складений осадовими породами (глинами, пісковиками, вапняками, доломітом, гіпсом та ін.), що утворилися на поверхні Землі в основному в результаті відкладення продуктів вивітрювання і руйнування стародавніх порід, хімічного і механічного випадання осаду з води, а також продуктів життєдіяльності організмів. Потужність осадового шару вкрай мінлива: в одних місцях його немає, в інших він досягає товщини 20—26 км. Загальний об'єм цього шару становить близько 10 % від обсягу всієї земної кори, причому основна частина порід, що його складають, припадає на материки і шельфи океанів.
Нижня межа біосфери проходить у верхній частині земної кори. Виразне розповсюдження життя простежується тут лише до глибини в декілька десятків метрів, проте з підземними водами мікроорганізми розповсюджуються до глибин 2-3 км, хоча відомі випадки виявлення мікроорганізмів у нафтових водах і нафті, видобутих при бурінні свердловин з глибин більше 4 км.
З погляду концентрації живої речовини в біосфері особливий інтерес становить ґрунтовий шар, товщина якого в різних ландшафтних і кліматичних зонах змінюється в широких межах (від декількох сантиметрів до 1—1,5 м). Практично вся рослинність суші, а отже, і весь її тваринний світ пов'язані з ґрунтом як необхідним джерелом їжі.
Ґрунт. Тверда земна кора, на якій ми мешкаємо (літосфера), має складну будову. Верхні шари літосфери (до 2—4 км) називають літобіосферою, а поверхневий шар — ґрунтом. У глибину Землі живі організми проникають на невелику відстань. Найбільша глибина, на якій у породах земної кори були знайдені бактерії, становить 4 км, на дні океанів — до 11 км.
Ґрунт є найважливішою ланкою, що зв'язує біотичні й абіотичні компоненти наземних екосистем. У цьому полягає особлива роль ґрунту в біосфері. Процес утворення ґрунту отримав назву ґрунтоутворення. Наука про ґрунти називається ґрунтознавством. Ґрунтоутворення — результат фізичного, хімічного і біологічного перетворення гірських порід. Воно є трифазним середовищем, що містить тверді, рідкі й газоподібні компоненти. Найважливішою властивістю ґрунту є його родючість.
Василь Васильович Докучаєв (1846—1903) — видатний російський учений — вперше представив ґрунт як динамічне, а не інертне середовище в класичній роботі "Російський чорнозем", де розглянув ґрунти Росії і їх утворення. В. В. Докучаєв виявив головні ґрунтотвірні чинники — клімат, геологічну основу (материнська порода), топографію (рельєф), живі організми і час. Всі ці чинники належать до екологічних (чинників середовища існування).
Родючість ґрунту визначається як здатність ґрунту забезпечити органічне і мінеральне живлення рослин. Надлишок або нестача гумусу, а також едафічні чинники визначають родючість ґрунту.
Едафічні чинники (від грец. edaphos— ґрунт) — сукупність фізичних і хімічних властивостей ґрунту.
Гумус, або перегній, — це складний комплекс органо-мінеральних сполук, що утворилися з органічних залишків рослин і тварин шляхом розкладання останніх за допомогою мікроорганізмів.
Ріст рослин залежить від вмісту потрібних поживних речовин у ґрунті і від його структури.
До складу ґрунту входять чотири важливі структурні компоненти: мінеральна основа (зазвичай 50—60 % загального складу ґрунту), органічна речовина (до 10 %), повітря (15—22 %) і вода (25—35 %). Мінеральний кістяк ґрунту — це неорганічний компонент, який утворився з материнської породи внаслідок її вивітрювання.
Структура ґрунту. Мінеральні фрагменти, що утворюють речовину ґрунтового кістяка, різні — від валунів і каміння до піщаних крупинок і найдрібніших частинок глини. Матеріал кістяка зазвичай довільно розділяють на дрібний ґрунт (частинки < 2 мм) і більші фрагменти. Частинки менше 1 мкм у діаметрі називають колоїдними. Механічні й хімічні властивості ґрунту в основному визначаються тими речовинами, які належать до дрібного ґрунту. Співвідношення частинок різних розмірів у дрібному ґрунті досліджують шляхом механічного аналізу в лабораторії або за наявності досвіду на дотик у полі.
Структура ґрунту має велике значення для сільського господарства. Середньо-дрібноструктурні ґрунти, такі як глина, суглинки й алеврити, містять достатньо поживних речовин і здатні утримувати воду. Піскуваті ґрунти швидше дренуються і втрачають поживні речовини через вилуговування, але їх вигідно використовувати для отримання ранніх урожаїв: їх поверхня висихає ранньою весною швидше, ніж у глинистих ґрунтів, що сприяє кращому прогріванню. Ступінь каменистості ґрунту теж має значення, оскільки впливає на швидкість зносу сільськогосподарських знарядь, а також на дренаж. Зі збільшенням вмісту каміння в ґрунті зменшується його здатність утримувати воду.
Ідеальний ґрунт має містити приблизно рівні кількості глини і піску в поєднанні з частинками проміжних розмірів. У цьому випадку утворюється пориста, крупчаста структура, і ґрунти називаються суглинками. Вони зазвичай мають переваги двох крайніх типів ґрунтів і не мають їх недоліків. Таким чином, легко здійснюваний механічний аналіз ґрунту дає корисне уявлення про його вірогідні властивості.
Земля необхідна людині для різних цілей, які інколи несумісні. Зростає зневага до істинної цінності землі. Це нерідко призводить до того, що в ролі "годувальниці" вона цінується нижче, ніж як "основа для бетонного фундаменту". Земля — слово особливе. Так називається наша планета. Йдучи на чужину, наші предки брали із собою жменю рідної землі і берегли її як святиню.
Світ ґрунтів — "душі ландшафту", за висловом В. В. Докучаєва, мінливий, ранимий. Створений рослинами і тваринами, він управляє біогеоценозом, відновлюючи його зональний тип. Динамічність ґрунтів цілком пов'язана з динамічністю біосфери, і цей зв'язок може зіграти з людьми злий жарт, якщо ми не враховуватимемо ті численні процеси, які протікають у "четвертій стихії" — ґрунті.
Атмосфера. Третя геосфера Землі, з якою пов'язана біосфера, — це атмосфера, що є газовою оболонкою Землі, яка складається з азоту (78,08 % об'єму), кисню (20,95 %), аргону (0,93 %) і вуглекислого газу (0,03 %). На частку решти газів припадає близько 0,01 % загального об'єму атмосфери. З віддаленням від поверхні Землі щільність атмосфери поступово зменшується до висоти близько 3 тис. км, де стає рівною щільності міжпланетного простору. Звичайно атмосферу представляють у вигляді сукупності шарів — тропосфери, стратосфери та іоносфери. Тропосфера, що містить у собі близько 80 % маси всієї атмосфери і практично всю водяну пару, сягає висоти приблизно 9 км (на полюсах) — 17 км (на екваторі). У нижній частині стратосфери, що простягається від верхньої межі тропосфери до висоти близько 50 км, розташовується озоновий шар, для якого характерний підвищений вміст озону. Концентрація озону на висотах розміщення озонового шару 15—26 км більш ніж у 100 разів перевищує його концентрацію біля поверхні Землі.
Озон О3 утворився в результаті реакції між атомарним (О) і молекулярним (О2) киснем під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Ультрафіолетове випромінювання Сонця — це електромагнітні хвилі сонячного випромінювання з довжиною хвилі менше 400 нм, а видиму частину сонячного спектра становить проміння з довжиною хвилі 400—760 нм. Вище озоносфери існування життя неможливе без спеціального захисту через жорстке ультрафіолетове випромінювання Сонця.
Вплив атмосферних чинників на біологічні процеси величезний — це саме життя. Атмосфера — один із продуктів процесу виникнення і розвитку Землі. Кисень і дихання — синоніми життя. "Поки дихаю — сподіваюся" (Овідій). У міру переходу до більш високоорганізованих форм життя залежність від кисню збільшується: анаероби (мікроорганізми) можуть жити без нього завжди, жаби — кілька днів, люди — кілька хвилин.
В атмосфері знаходиться приблизно 1 % від загальної кількості води на планеті, але цього достатньо, щоб дощі підтримували життя на Землі.
Горизонтальні й вертикальні переміщення повітряних мас відіграють провідну роль у формуванні погоди і клімату. Основними силами, що визначають горизонтальний рух повітря, є перепади тиску, сили Коріоліса і тертя. Нерівномірний нагрів атмосфери Сонцем створює перепади тиску. [5]
Похожие работы
... та управління екологічними процесами. Моніторинг дозволяє виявляти критичні та екстремальні ситуації, фактори антропогенного впливу на довкілля, здійснювати оцінку та прогноз стану об'єктів спостереження, керувати процесами взаємовпливу об'єктів гідросфери, літосфери, атмосфери, біосфери та техносфери. Таким чином, суть моніторингу зводиться до таких функцій: — контролю за станом об'єктів ...
... дування відкритих уроків, спільного планування уроків і т. д. Вчитель географії з врахуванням загально шкільного плану навчально – методичної роботи розробляє індивідуальний план реалізації міжпредметних зв’язків в курсах географії. Методика творчої роботи вчителя включає ряд етапів: 1. Вивчення опорних тем і підручників інших предметів, читання додаткової наукової, науково – популярної і ...
... . км2. Найбільшими в області є водосховища, що утворилися після спорудження Кременчуцької (1952 р.) та Дніпродзержинської (1964 р.) ГЕС у долині Дніпра. Водосховища – це основа водогосподарських антропогенних ландшафтів як України, так і Полтавщини. Адже вони створюються людиною для накопичення та збереження води в ділянках регулювання стоку, зрошення та інших господарських потреб. Площа водного ...
... навчання на уроках географії, таких як моделюючий малюнок, картографічні засоби навчання, підручник з географії та електронний атлас. На основі аналізу класифікації функцій та методики застосування наочних засобів навчання географії нами були розроблені плани конспектів-уроків для 6, 7 та 8 класів із безпосереднім використанням, які б могли покращити рівень навчального процесу та успішності учн ...
0 комментариев