Біосфера (від біологічних і сфера), оболонка Землі, склад, структура та енергетика якої визначаються сукупною діяльністю живих організмів. Вперше уявлення про біосферу як «галузь життя» сформулював Ж.-Б. де Ламарк, який звернув увагу, що практично всі мінеральні речовини в поверхневих шарах Землі є продуктами життєдіяльності організмів. У 1875 р. е.. Зюсс виділив кілька оболонок Землі, серед яких поряд із земною корою (літосферою) і гідросферою назвав біосферу – як оболонку, у межах якої існує життя. Саме так, як тонку плівку на земній поверхні, що перебуває зараз у сфері життєдіяльності організмів, розуміють біосферу багато зарубіжних вчених. Найбільш повно уявлення про біосферу розробив Ст. І. Вернадський. Основні ідеї він виклав у 1926 р. у книзі «Біосфера», а потім протягом усього життя звертався до аналізу пов'язаних із цим терміном понять та закономірностей. На думку Вернадського та її послідовників, до складу біосфери слід включати як ті ділянки земної поверхні, у яких активно розвиваються живі організми, а й частина інших оболонок Землі, у яких виявляються сліди життєдіяльності сукупності живих істот. Виходячи з цього, біосфера охоплює частину атмосфери до висоти озонового шару (20-25 км), частину літосфери (особливо кору вивітрювання) та всю гідросферу. Нижня її межа опускається в середньому на 2-3 км на суші та на 1-2 км нижче дна океану. У вченні про біосферу центральне місце належить поняттю «жива речовина», під якою Ст. І.Вернадський розумів сукупність всіх живих організмів ( тварин , рослин , мікроорганізмів ), чисельно виражену у тому елементарному хімічному складі, масі й енергії. Найбільш важлива функція біосфери – регулярне відтворення живої речовини, що накопичується та утримує енергію. Всі разом узяті живі організми майже за 2,5 млрд років історії біосфери, акумулюючи енергію Сонця і трансформуючи її в земну хімічну енергію (ту вільну енергію, яка здатна виконувати величезну роботу з перерозподілу речовини земної кори та створення нових хімічних сполук), представляють планетарне космічного масштабу. «На земній поверхні, – писав Вернадський, – немає сили постійно діючої, тому й більш могутньої за своїми кінцевим наслідків, ніж живі організми узяті загалом. І чим більше ми вивчаємо хімічні явища біосфери, тим більше переконуємося, що на ній немає випадків, де вони були б незалежними від життя. І так тривало протягом усієї геологічної історії». Біосфера охоплює ділянки земної кори, які протягом всієї геологічної історії у всі етапи еволюції життя зазнавали впливу живої речовини. У них поряд з живою речовиною та мінеральними речовинами, в освіті яких живі організми не беруть участі («кісна речовина»), обов'язково присутні біогенні та біокісні речовини. До біогенних відносяться, наприклад, вапняки, вугілля, нафта, кисень атмосфери, які створювалися та перероблялися живими організмами. Біокосні компоненти біосфери створюються за участю і організмів, і абіотичних факторів.Такі грунт, природні води, тропосфера. Таким чином, біосфера представляється як єдина динамічна система, в якій жива речовина невіддільна від навколишнього неживого (кісного) середовища. Ідеям Вернадського співзвучна популярна у 1970–1990-х роках. концепція «Гайї» (англ. інженер Дж. Лавлок і амер. мікробіолог Л. Маргуліс, 1975), відповідно до якої життя на Землі можна представити як складну єдину систему, що саморегулюється. У різних природних умовах біосфера сформована у вигляді щодо самостійних природних комплексів – екосистем чи біогеоценозів. Основним джерелом енергії для всіх процесів, що відбуваються в біосфері, є сонячне світло. Поверхні Землі досягає всього близько 15% сонячної радіації, що надходить у верхні шари атмосфери, і лише 0,1-1% цієї енергії використовується автотрофними організмами (головним чином зеленими рослинами) для створення живої речовини за участю діоксиду вуглецю та води (т.зв. чистої первинної продукції) у процесі фотосинтезу. Величина цієї продукції оцінюється в перерахунку на вуглець приблизно 2,26 · 10 17 г на рік, що відповідає щорічному поглинанню 1,15 · 10 18 ккал (4,98 · 10 18 кДж). Саме ця енергія, запасена у формі хімічних зв'язків різноманітних хімічних сполук, визначає життєдіяльність решти гетеротрофних організмів, забезпечуючи їх їжею та енергією. Для руйнування речовини їжі, росту та розмноження тварини використовують кисень, що виділяється також зеленими рослинами. Відмерлі тіла рослин та тварин служать їжею для мікроорганізмів (організмів-деструкторів), що розкладають їх до мінеральних солей, діоксиду вуглецю та води.У свою чергу ці прості сполуки знову використовуються рослинами для створення органічної речовини. Таким чином у біосфері відбувається кругообіг вуглецю. Його здійснення рахунок використання постійно надходить сонячної енергії є умовою безперервного функціонування біосфери як цілісної системи. Постійний обмін речовиною та енергією між організмами та навколишнім середовищем у ході харчування, дихання та розмноження та пов'язаних з ними процесів створення, накопичення та розпаду органічної речовини забезпечує безперервний потік атомів – біогенну міграцію, яка проявляється у формі біогеохімічних циклів. Цикл вуглецю невіддільний від кругообігів багатьох інших хімічних елементів. Основними елементами, що входять до складу будь-якого живого організму (т.з. біогенні елементи), є кисень (70%), вуглець (18%) та водень (10%). Кальцій, калій, азот, фосфор, кремній, марганець, сірка, хлор, залізо і натрій становлять 1,5-4%, а мікроелементи (їх вміст визначається тисячними частками відсотка і нижче) - алюміній, цинк, молібден, кобальт, йод, бром та ін. – лише 0,4–0,5%, хоча їх Роль для організмів дуже важлива. Різні організми здатні вилучати з довкілля практично всі елементи періодичної системи і вибірково накопичувати деякі з них у кількостях, іноді в сотні тисяч разів перевищують їх вміст у навколишньому середовищі. Наприклад, залізобактерії акумулюють залізо; форамініфери, багато молюсків і кишковопорожнинні - кальцій; діатомові водорості, радіолярії та хвощі – кремній; губки – йод; асцидії - ванадій; фіалки та гриби – цинк, тощо.Вміст вуглецю в рослинах у 200 разів, а азоту – у 30 разів перевищує їх відносну кількість у земній корі. Діяльність організмів зумовлює інтенсивну міграцію атомів елементів із змінною валентністю – заліза, марганцю, сірки, фосфору, хрому, азоту. При цьому створюються нові сполуки, відбувається відкладення сульфідів і мінеральної сірки, утворення сірководню та ін. Жива речовина розподілена на Землі надзвичайно нерівномірно. Близько 99% представлені рослинами на суші; тварини та інші організми становлять менше ніж 1% живої речовини. Маса фотосинтезуючих організмів у Світовому океані приблизно 10 тис. разів менше, ніж континентах. При цьому швидкість обороту біомаси в товщі води 1-2 тис. разів вище, ніж рослин – на суші. Тому біомаса гетеротрофів в океанах у 10–15 разів більша за біомасу фітопланктону. Тим не менш, завдяки величезній різниці в масі рослинних організмів на суші та в океані, первинна біологічна продукція на континентах, що займають лише 1 / 4 поверхні Землі становить не менше 50% (за деякими оцінками – до 60%) всієї первинної продукції біосфери. Біомаса всієї біосфери оцінюється в 1,8 · 10 18 г (у перерахунку на суху речовину). В. І. Вернадський запропонував розрізняти два типи скупчень живої речовини в біосфері – плівки та згущення життя. Плівки життя охоплюють великі простори, як, наприклад, планктон, основна маса якого займає порівняно тонкий шар, що поширюється по всій поверхні Світового океану. Такою ж плівкою можна вважати і бентос - сукупність організмів, що мешкають на дні водойм.На суші одна плівка життя може бути представлена, наприклад, сукупністю організмів, що мешкають в умовах із високим ступенем освітленості. Згущення життя пов'язані з наземною рослинністю (дощові тропічні ліси, заплави річок) та мілководдями. Так, у прибережних районах морів, де завдяки малим глибинам сонячне світло досягає дна, розвивається потужний пояс водоростей-макрофітів. У цих прибережних чагарниках, які іноді називають морськими лісами, поєднання високої освітленості з високим вмістом елементів мінерального харчування забезпечує утворення первинної продукції в кількостях, порівнянних з найбільш продуктивними екосистемами суші. Особливий випадок прибережних згущень представляють коралові рифи. У таких згущення досягаються максимальні значення первинної продукції і, завдяки цьому, забезпечується найбільше видове багатство тваринного населення. Одним із найпотужніших акумуляторів живої речовини є ґрунт, особливо його родючий гумусовий горизонт. Для неї характерна велика кількість організмів, висока щільність населення (маса тварин у ґрунті набагато більша, ніж на її поверхні). Найбільш інтенсивно біогеохімічні процеси йдуть у згущення життя. У той же час у кожній конкретній екосистемі біологічна активність сукупностей організмів залежить від різних факторів. На суші вона обумовлена насамперед сезонними коливаннями температури, кількістю опадів; у водних екосистемах, крім світла і тепла, найважливіше, найчастіше вирішальне значення мають гідрологічні особливості водойми, від яких, зокрема, залежить забезпеченість автотрофних організмів біогенними елементами.Розподіл життя на планеті визначається насамперед кількістю сонячної енергії, що надходить на поверхню Землі. Практично весь кисень та азот атмосфери, діоксид вуглецю та багато інших природних газів є похідними живої речовини. Весь діоксид вуглецю атмосфери проходить через фотосинтез рослин приблизно 200 років; протягом одного року життя живі організми переміщують (у різній формі) у кілька разів більше газів, ніж їх міститься в атмосфері. Завдяки діяльності фотосинтезуючих організмів близько 2 млрд. років тому почалося накопичення в атмосфері вільного кисню, потім утворився озоновий екран; фотосинтез зелених рослин та дихання аеробних організмів підтримують сучасний газовий склад атмосфери. Людина як біологічний вид займає досить скромне місце у біосфері. Сумарна біомаса людей на Землі можна порівняти з біомасою дощових черв'яків у ґрунтах планети, а кількість споживаної ними рослинної їжі становить не більше 1–2% від чистої первинної продукції біосфери. Але з того часу, коли люди перейшли від збирання та полювання до сільського господарства як основного способу виробництва їжі, вплив людини на природу набув глобального масштабу і призвів до істотної зміни вигляду біосфери. За деякими розрахунками, біомаса людства (власне людини як виду, з рослинами, що культивуються, і тваринами, що розводяться) в середині 20 ст. перевищила суші біомасу природних екосистем. На суші виник новий тип екосистем – агроекосистеми. Площа розораних земель Землі становить щонайменше 10% від території суші.Внаслідок розширення сільськогосподарських угідь площа лісів уже скоротилася більш ніж на 50% і продовжує скорочуватися на 0,3–1% на рік. Крім того, зведення лісів супроводжується зниженням рівня підґрунтових вод, збільшує ймовірність посух. Розорювання степів призвело до руйнування структури грунтів і до виникнення ерозії; це спричинило опустелювання величезних територій у Північній Америці, Африці та Азії. Розвиток промисловості, транспорту, зростання міст та інші види людської діяльності вимагають витрат енергії, що перевищують у 15–20 разів її кількість, яку одержують у вигляді їжі. Оскільки основним джерелом цієї додаткової енергії досі залишається викопне паливо, кількість діоксиду вуглецю, що викидається в атмосферу при спалюванні нафти, вугілля та природного газу, приблизно в стільки ж разів має бути більше того, що виділяє все людство в процесі дихання. Це також відбивається на зміні глобального циклу вуглецю і насамперед збільшення вмісту діоксиду вуглецю в атмосфері. Оскільки діоксид вуглецю належить до т. н. парникових газів, підвищення його концентрації може бути причиною зміни клімату Землі внаслідок розігріву атмосфери. Антропогенні на біосферу, що прийняли глобальний характер, ставлять під загрозу можливість підтримки гомеостазу природних систем. У зв'язку з цим вчення про біосферу, як єдину, певним чином організовану динамічну систему набуває винятково важливого значення для всього людства. Воно впливає на розвиток багатьох наук, на характер мислення та підходів при вирішенні всіх найскладніших питань, пов'язаних із взаємовідносинами природи та суспільства. Ст. І.Вернадський розвинув уявлення про перехід біосфери в ноосферу, у такий стан, у якому її розвиток керуватиметься людським розумом. У географічних науках поняття "Біосфера" традиційно використовувалося для позначення однієї з геосфер, що входять до складу географічної оболонки. Максимов Віктор Миколайович. Перша публікація: Велика російська енциклопедія, 2005. Опубліковано 25 травня 2022 р. о 17:05 (GMT+3). Останнє оновлення 6 грудня 2022 р. о 16:02 (GMT+3). Зв'язатися з редакцією Усі ми є частиною живої оболонки – біосфери. Це унікальна екосистема не лише нашої планети, а й галактики загалом. Звичайно, останні дослідження підтвердили, що органіка була виявлена і на Марсі, і на різних астероїдах, але така різноманітність життєвих форм властива лише Землі. Якщо ви готові трохи розширити свій кругозір і вийти за рамки шкільної програми, саме час докладніше поговорити про характеристику біосфери, її структуру та основні функції. Біосфера – це умовна оболонка Землі, яку заселяють живі організми. Чому умовна? Справа в тому, що інші оболонки планети (земна, водна та повітряна) обрамляють планету безперервним шаром. Спочатку йде земна і океанічна кора (літосфера), потім гідросфера (вона поєднує всі водні об'єкти), після - атмосфера (повітряна оболонка, що плавно переходить у космічний простір). Біосферу складно уявити у вигляді конкретного шару, адже живі організми рівномірно розподілені по всій поверхні Землі і можуть мешкати у всіх трьох стихіях. Сутнісні характеристики біосфери сягають найдавніших часів, але все ж таки це наймолодша оболонка нашої планети. Життя на Землі зародилося відносно недавно, всього 3,8 мільярда років тому, що, порівняно з віком планети, дрібниця. Існує два поняття біосфери: Проте основні характеристики біосфери обумовлені саме її органічною складовою. Адже це її принципова відмінність від інших оболонок Землі. Концепція живої оболонки була запропонована у 19 столітті. Жан Батист Ламарк дав коротку характеристику біосфері, тоді як офіційної назви ще навіть не існувало. 1875 року австрійський палеонтолог і геолог Едуард Зюсс вперше запропонував термін "біосфера", який використовується до цього дня. Величезний внесок у вивчення всього живого на Землі вніс радянський філософ та біогеохімік Ст. І. Вернадський, він прославився завдяки створенню цілісного вчення про біосферу. У його працях живі організми виступають як потужна сила, яка безперервно бере участь у перетворенні планети Земля. Загальна характеристика біосфери починається з опису кордонів, у яких можуть жити живі організми. Деякі з них досить живучі, і можуть витримати навіть критичні умови. До основним характеристикам біосфери можна віднести її структуру. Вернадський виділяв кілька типів речовин, які становлять живу оболонку. Причому вони могли мати як органічне, так і неорганічне походження: Якщо докладно зупинятися на характеристиці та склад біосфери, то не можна не розглянути особливості життєдіяльності живих організмів в інших оболонках планети: Характеристика біосфери нерозривно пов'язані з поняттям биом. Під цим терміном розуміються великі біологічні системи, які мають певний переважний тип рослинності чи специфічні особливості ландшафту. Усього їх дев'ять. Нижче наведено коротку характеристику основних біомів біосфери: Саме час розглянути основні функції біосфери та їх характеристику: Так як жива оболонка є дуже складною системою, то характеристика біосфери не може обійтися без основних властивостей, які визначають її специфіку: Якщо дати характеристику біосфери з погляду еволюції, можна сказати у тому, що це єдина оболонка, яка безперервно розвивається і удосконалюється. Вся справа у живій речовині, саме вона постійно еволюціонує. Неорганічна частина живої оболонки немає здатності до розвитку. Якщо говорити про характеристику біосфери в майбутньому, то тут дещо складніше. Оболонка стає все більш нестабільною, і дуже складно передбачити розвиток подій. Людина не може існувати поза живою оболонкою, дуже важко відтворити все те, що вона здатна нам дати. Характеристики біосфери настільки унікальні, що людство досі не може повною мірою відтворити її умови у штучному середовищі. Однак наука не стоїть на місці і, можливо, в майбутньому вчені досягнуть певних успіхів у цьому напрямі.Біосфера
Жива речовина та її роль у біосфері
Людина та біосфера
Характеристика біосфери: основи, функції та структура
Поняття біосфери та її сутність
Вчення про біосферу та походження терміна
Межі проживання живих організмів
Структура живої оболонки
Жива речовина у складі інших оболонок Землі
Від тундри до тропічних риштувань. Класифікація біомів планети
Основні функції живої оболонки у природі
Властивості біосфери
Еволюція та історія розвитку живої оболонки Землі
Штучна біосфера