Ένα άτομο αποκαλεί συνήθως τον περιβάλλοντα χώρο φύση ή βιότοπο. Οι περισσότεροι από εμάς λάβαμε θεμελιώδεις γνώσεις σχετικά με αυτήν την έννοια στα σχολικά μαθήματα: φυσική ιστορία (τάξη 3), γεωγραφία και βιολογία (4), ανατομία και χημεία (6). Λίγοι όμως καταλαβαίνουν πώς συνδυάζονται αυτές οι επιστήμες, εκτός από το ότι όλες ανήκουν στον τομέα της φυσικής επιστήμης. Για να συνοψίσουμε όλη την ανθρώπινη γνώση για τον περιβάλλοντα κόσμο, δημιουργήθηκε ένα ευρύχωρο όνομα - η βιόσφαιρα. Παρά τα πολλά χρόνια έρευνας και προσεκτικής μελέτης, ο πλανήτης Γη εξακολουθεί να δίνει στους επιστήμονες λόγους να σκεφτούν τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτόν.
Ορισμός
Τι ονομάζεται βιόσφαιρα; Υπάρχουν πολλές ερμηνείες αυτού του όρου στη βιβλιογραφία, και όλες διαφέρουν ως προς το περιεχόμενο, αλλά είναι σχεδόν πανομοιότυπες ως προς το νόημα. Τις περισσότερες φορές, η βιόσφαιρα ονομάζεται παγκόσμιο οικοσύστημα του πλανήτη, στο οποίο ο άνθρωπος περιλαμβάνεται ως ένα από τα λίγα είδη. Αν μεταφράσουμε το όνομα «βιόσφαιρα» κυριολεκτικά από την αρχαία ελληνική γλώσσα, τότε έχει δύο ρίζες. "Σφαίρα" σημαίνει "περιοχή, σφαίρα, μπάλα" και η ρίζα "bios" μεταφράζεται ως "ζωή". Αποδεικνύεται ένα αρκετά ευρύχωρο και ακριβές όνομα, το οποίο, στην πραγματικότητα, ορίζει μια πολύπλοκη και πολύπλευρη επιστήμη. Ο VI Vernadsky δίνει μια εκτεταμένη απάντηση στο ερώτημα τι ονομάζεται βιόσφαιρα. Ορίζει αυτή την έννοια ως ένα σύμπλεγμα επιστημονικών γνώσεων για τη Γη, το οποίο περιλαμβάνει τη γεωγραφία, τη γεωχημεία, τη βιολογία, τη γεωλογία. Η βιόσφαιρα είναι μια συλλογή από κοχύλια της γης, τα οποία συνδυάζονται σύμφωνα με την αρχή της παρουσίας των έμβιων όντων και του βιότοπού τους. Όλες οι σφαίρες είναι διαφορετικές σε σύνθεση, λειτουργίες και ιδιότητες, αλλά καθεμία από αυτές παίζει σημαντικό ρόλο στην ύπαρξη και την εξέλιξη του κόσμου γύρω μας.
Διδάσκοντας για τη βιόσφαιρα
Ο φιλόσοφος, επιστήμονας, γεωλόγος και βιοχημικός V. I. Vernadsky δημιούργησε ένα ολοκληρωμένο σύστημα γνώσης. Μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα, υπήρχε πολλή ερευνητική εργασία για τη μελέτη της Γης και των διεργασιών που συμβαίνουν σε αυτήν, αλλά ο μεγάλος Ρώσος επιστήμονας κατάφερε να εμβαθύνει και να γενικεύσει αυτό το υλικό. Στις αρχές του 19ου αιώνα, ο Γάλλος φυσιοδίφης Λαμάρκ όρισε την αρχική έννοια της μελλοντικής επιστήμης, αλλά δεν της έδωσε όνομα. Ο Αυστριακός παλαιοντολόγος και γεωλόγος Eduard Suess επινόησε τον όρο «βιόσφαιρα» το 1875, ο οποίος χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα. Θα ορίσει αυτή την επιστήμη ως γνώση για όλη τη ζωή στον πλανήτη μας. Μόνο μετά από 50 χρόνια ο Vernadsky θα αποδείξει τη σχέση μεταξύ ζωντανών οργανισμών και ανόργανων ουσιών, την κυκλοφορία τους. Πως λέγεταιβιόσφαιρα στο παρόν στάδιο; Αυτό είναι ένα από τα κελύφη του πλανήτη, στο οποίο αλληλεπιδρούν φυσικά στοιχεία ποικίλης προέλευσης, είναι ο συνδυασμός τους που δημιουργεί ένα μοναδικό, ισορροπημένο σύστημα.
Ατμόσφαιρα
Το εξωτερικό κέλυφος αέρα του πλανήτη Γη. Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του είναι συγκεντρωμένο στην ίδια την επιφάνεια και σε ύψος εκτείνεται για τρεις χιλιάδες χιλιόμετρα. Η ατμόσφαιρα είναι το ελαφρύτερο από όλα τα κοχύλια, δεν φεύγει από την επιφάνεια μόνο λόγω της βαρύτητας του πλανήτη, αλλά με την αύξηση του ύψους, τα στρώματά του αποφορτίζονται σταδιακά. Το στρώμα του όζοντος παρέχει προστασία έναντι της ραδιενεργού ηλιακής έκθεσης μειώνοντας το επίπεδο της υπεριώδους ακτινοβολίας που χτυπά τη γη. Η σύνθεση της ατμόσφαιρας περιλαμβάνει αέρια: διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, οξυγόνο, αργό, που εξασφαλίζουν την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών.
Υδρόσφαιρα
Η βιόσφαιρα της Γης περιλαμβάνει μέρος του υδάτινου κελύφους του πλανήτη. Η σύνθεσή του ποικίλλει ανάλογα με την κατάσταση συσσωμάτωσης της ουσίας. Η υδρόσφαιρα ενώνει όλους τους υδάτινους πόρους του πλανήτη, που μπορεί να είναι σε υγρή, αέρια και στερεή μορφή. Τα επιφανειακά στρώματα του Παγκόσμιου Ωκεανού χρησιμεύουν για την ανακατανομή της θερμότητας που προέρχεται από τον Ήλιο μέσω της ατμόσφαιρας. Το νερό έχει ιδιαίτερη σημασία στη διαδικασία της κυκλοφορίας των ουσιών στη φύση, καθώς είναι το πιο κινητικό κλάσμα. Οι οργανισμοί της βιόσφαιρας έχουν κατακτήσει πλήρως το στοιχείο του νερού, μπορούν να βρεθούν στις βαθύτερες λεκάνες του πυθμένα του Παγκόσμιου Ωκεανού και στους παγετώνες της Αρκτικής. Η χημική σύνθεση της υδρόσφαιρας περιλαμβάνει τα ακόλουθα κύρια στοιχεία: μαγνήσιο, νάτριο, χλώριο,θείο, άνθρακας, ασβέστιο κ.λπ.
Λιθόσφαιρα
Στο ηλιακό μας σύστημα, δεν έχουν όλοι οι πλανήτες στερεό κέλυφος, η Γη σε αυτή την περίπτωση αποτελεί εξαίρεση. Η λιθόσφαιρα είναι μια τεράστια μάζα βράχων (σκληρών) πετρωμάτων που αποτελούν μέρος της ξηράς και χρησιμεύουν ως ο πυθμένας των ωκεανών. Το πάχος αυτού του κελύφους της Γης είναι από 70 έως 250 χιλιόμετρα, η σύνθεσή του είναι η πιο διαφορετική όσον αφορά τον αριθμό των χημικών στοιχείων (πυρίτιο, αλουμίνιο, σίδηρος, οξυγόνο, μαγνήσιο, κάλιο, νάτριο κ.λπ.), τα οποία είναι απαραίτητο για την ύπαρξη όλων των ζωντανών οργανισμών. Αυτή η γεωσφαίρα χαρακτηρίζεται από το μικρότερο πλάτος του στρώματος κατανομής της ζωής. Το πιο ανεπτυγμένο είναι το ανώτερο στρώμα της λιθόσφαιρας, που είναι αρκετά μέτρα. Καθώς το βάθος αυξάνεται, η θερμοκρασία και η πυκνότητα του σκληρού κελύφους αυξάνονται, γεγονός που, μαζί με την απουσία φωτός, καθιστά αδύνατη την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών.
Βιόσφαιρα
Αυτή η γεωσφαίρα ενώνει όλα τα κελύφη της Γης (υδρόσφαιρα, ατμόσφαιρα και λιθόσφαιρα) με την παρουσία ζωντανής ύλης σε αυτά. Είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί ο ρόλος της βιόσφαιρας για όλη την ανθρωπότητα, είναι το περιβάλλον και η πηγή προέλευσης. Πρόκειται για ένα πολύπλοκο σύστημα αλληλεπιδράσεων που καθορίζουν τη δυνατότητα ύπαρξης οποιουδήποτε οργανισμού λόγω της ανταλλαγής ύλης και ενέργειας. Περισσότερα από 40 χημικά στοιχεία εμπλέκονται στη διαδικασία της κυκλοφορίας, η οποία εμφανίζεται συνεχώς μεταξύ οργανικών και ανόργανων ενώσεων. Η κύρια πηγή ενέργειας είναι ο Ήλιος. Η γη βρίσκεται στη βέλτιστη απόσταση από το αστέρι και είναι εξοπλισμένη με προστατευτικόφράγμα της ατμόσφαιρας. Επομένως, μαζί με τη ζωντανή ύλη, η ηλιακή ενέργεια είναι ο σημαντικότερος βιοχημικός παράγοντας για την ύπαρξη της βιόσφαιρας. Λόγω της επίδρασης πολλών παραγόντων, οι συνεχιζόμενες διεργασίες έχουν πλήρη κυκλική μορφή, εξασφαλίζουν την κυκλοφορία της ύλης μεταξύ της ατμόσφαιρας, της λιθόσφαιρας, της υδρόσφαιρας και των ζωντανών οργανισμών.
Όρια της βιόσφαιρας
Όταν αναλύεται το μήκος του κελύφους της βιόσφαιρας, μπορεί κανείς να δει την ανομοιόμορφη κατανομή του. Το κάτω όριο βρίσκεται στα στρώματα της λιθόσφαιρας και δεν πέφτει κάτω από 4 km. Το ανώτερο στρώμα του φλοιού της γης - το έδαφος - είναι το πιο κορεσμένο στρώμα της βιόσφαιρας όσον αφορά την πυκνότητα του περιεχομένου της ζωντανής ύλης. Η υδρόσφαιρα, που περιλαμβάνει τις εκτάσεις του Παγκόσμιου Ωκεανού, ποτάμια, λίμνες, βάλτους, παγετώνες, είναι εξ ολοκλήρου μέρος του «ζωντανού κελύφους». Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις οργανισμών παρατηρούνται στα επιφανειακά και παράκτια στρώματα των υδάτινων σωμάτων, αλλά υπάρχει ζωή και σε λεκάνες βαθέων υδάτων, σε μέγιστο βάθος άνω των 11 km, και σε ιζήματα βυθού. Το ανώτερο όριο της βιόσφαιρας βρίσκεται σε απόσταση 20 km από την επιφάνεια. Η ατμόσφαιρα περιορίζει το «ζωντανό στρώμα» σε μια ασπίδα του όζοντος, πάνω από την οποία οι οργανισμοί θα καταστραφούν από την υπεριώδη ακτινοβολία βραχέων κυμάτων. Έτσι, η μέγιστη συγκέντρωση της ζωντανής ύλης βρίσκεται στα όρια της λιθόσφαιρας και της ατμόσφαιρας.
Σύνθεση
Το δόγμα της βιόσφαιρας δημιουργήθηκε από τον VI Vernadsky, καθόρισε επίσης τον βασικό ρόλο των οργανισμών στο σχηματισμό και τη λειτουργία του «ζωντανού κελύφους» της Γης. Προηγουμένως, άλλοι επιστήμονες κατέληξαν σε παρόμοια συμπεράσματα, αλλά Ρώσοιο φυσιοδίφης μπόρεσε να αποδείξει την ανάγκη παρουσίας στη δομή ανόργανων ενώσεων, οι οποίες συμμετέχουν επίσης στον γενικό κύκλο. Κατά τη γνώμη του, η βιόσφαιρα έχει την εξής σύνθεση:
- Ζωντανοί οργανισμοί (βιολογική μάζα, σύνολο όλων των ειδών).
- Βιογενής ουσία (που δημιουργείται κατά τη διάρκεια της ζωής των ζωντανών οργανισμών, είναι προϊόν της επεξεργασίας τους).
- Αδρανή ύλη (ανόργανες ενώσεις που δημιουργούνται χωρίς τη συμμετοχή ζωντανών οργανισμών).
- Βιο-αδρανής ουσία (που σχηματίζεται από κοινού από ζωντανούς οργανισμούς και αδρανή ύλη).
- Μια ουσία κοσμικής προέλευσης.
- Δεσπαρμένα άτομα.
Ιστορικό εμφάνισης
Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, σχηματίστηκε το συμπαγές κέλυφος της Γης, η λιθόσφαιρα. Το επόμενο στάδιο στο σχηματισμό αυτού που ονομάζεται βιόσφαιρα συνέβη λόγω γεωλογικών διεργασιών που μετακινούσαν τεκτονικές πλάκες, προκάλεσαν ηφαιστειακές εκρήξεις, σεισμούς κ.λπ. Μετά το σχηματισμό σταθερών γεωλογικών μορφών, ήρθε η σειρά της εμφάνισης ζωντανών οργανισμών. Έλαβαν την ευκαιρία να αναπτυχθούν λόγω των ενεργών εκπομπών διαφόρων βιοχημικών στοιχείων που εμφανίστηκαν κατά τον σχηματισμό της λιθόσφαιρας. Η ζωντανή ύλη δημιουργεί συνθήκες αποδεκτές για ζωή εδώ και αρκετά εκατομμύρια χρόνια. Λόγω της σταδιακής εξέλιξής του, σχηματίστηκε η σύσταση αερίου της ατμόσφαιρας. Η συνεχής αλληλεπίδραση οργανικών και ανόργανων ενώσεων υπό την επίδραση της ενέργειας του Ήλιου κατέστησε δυνατή την εξάπλωση της ζωντανής ύλης σε όλο τον πλανήτη καιάλλαξε σημαντικά την εμφάνισή της.
Evolution
Οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί στη Γη εμφανίστηκαν στην υδρόσφαιρα, η σταδιακή έξοδός τους στη γη κράτησε για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. Η ανάπτυξη ενός άλλου κελύφους της βιόσφαιρας - της λιθόσφαιρας, προκάλεσε το σχηματισμό του στρώματος του όζοντος. Λόγω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης, μια τεράστια βιολογική μάζα απορρόφησε διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και απελευθέρωσε οξυγόνο. Σε αυτή την περίπτωση, η ζωντανή ύλη χρησιμοποιεί μια σχεδόν ανεξάντλητη πηγή ενέργειας - τον Ήλιο. Αερόβιοι οργανισμοί, που στερούνταν οργανικής ύλης στο πάχος της υδρόσφαιρας, βγήκαν στην επιφάνεια της γης και επιτάχυναν σημαντικά τη διαδικασία της εξέλιξης λόγω του ενεργειακού κύκλου. Προς το παρόν, το «ζωντανό κέλυφος» της Γης βρίσκεται σε κατάσταση σταθερής ισορροπίας, αλλά η ανθρωπότητα ασκεί μια αυξανόμενη αρνητική επιρροή σε αυτό. Δημιουργείται μια νέα σφαίρα της γης - η νοόσφαιρα, συνεπάγεται μια πιο αρμονική βοήθεια του ανθρώπου και της φύσης, αλλά αυτό είναι ένα ξεχωριστό και πολύ ενδιαφέρον θέμα για μελέτη. Η βιόσφαιρα συνεχίζει να λειτουργεί, παρά τη σημαντική μείωση της βιομάζας, το «ζωντανό κέλυφος» επιδιώκει να αντισταθμίσει τη ζημιά που προκαλείται από ανθρώπινες δραστηριότητες. Όπως δείχνει το ιστορικό, αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει σημαντικό χρόνο.
Βιοχημικές λειτουργίες
Το κύριο συστατικό στη δομή της βιόσφαιρας είναι η βιομάζα. Εκτελεί όλες τις βιοχημικές λειτουργίες του «ζωντανού κελύφους», διατηρεί τη σύστασή του σε κατάσταση ισορροπίας και εξασφαλίζει τη διαδικασία κυκλοφορίας ουσιών και ενέργειας. Η λειτουργία αερίου διατηρεί τη βέλτιστη σύνθεση της ατμόσφαιρας. Αυτή είναιΠραγματοποιείται με φωτοσύνθεση των φυτών, τα οποία απελευθερώνουν οξυγόνο και απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα. Οι ζωντανοί οργανισμοί εκπέμπουν CO2 κατά την εκπνοή και την αποσύνθεση. Η ανταλλαγή αερίων συμβαίνει συνεχώς, ανόργανες ενώσεις συμμετέχουν σε αυτήν κατά τη διέλευση των χημικών αντιδράσεων. Η ενεργειακή λειτουργία συνίσταται στην αφομοίωση και μετασχηματισμό της βιομάζας (φυτών) μιας εξωτερικής πηγής - ηλιακού φωτός. Η λειτουργία συγκέντρωσης εξασφαλίζει τη συσσώρευση θρεπτικών συστατικών. Όλοι οι οργανισμοί στη διαδικασία της ζωής συσσωρεύουν το απαραίτητο επίπεδο περιεκτικότητας σε βιοχημικά στοιχεία, τα οποία μετά το θάνατό τους επιστρέφουν στη βιόσφαιρα με τη μορφή οργανικών και ανόργανων ενώσεων. Η συνάρτηση οξειδοαναγωγής είναι μια βιοχημική αντίδραση. Εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ζωντανού οργανισμού και είναι απαραίτητος κρίκος στην κυκλοφορία των ουσιών.
Βιομάζα
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είναι άνισα κατανεμημένοι στις σφαίρες της γης. Η μεγαλύτερη συγκέντρωση βιομάζας παρατηρείται στις διασταυρώσεις των γεωσφαιρών του πλανήτη. Αυτό συμβαίνει λόγω του σχηματισμού βέλτιστων συνθηκών διαβίωσης (θερμοκρασία, υγρασία, πίεση, παρουσία βιοχημικών ενώσεων). Η σύνθεση της βιομάζας επίσης δεν είναι του ίδιου τύπου. Στην ξηρά, τα φυτά έχουν το πλεονέκτημα· στην υδρόσφαιρα, τα ζώα αποτελούν τη βάση της ζωντανής ύλης. Η πυκνότητα της βιομάζας εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση, το βάθος κατοίκησης στη λιθόσφαιρα και το ύψος στην ατμόσφαιρα. Ο αριθμός των φυτικών και ζωικών ειδών είναι πολύ μεγάλος, αλλά ο βιότοπος όλων των οργανισμών είναι η βιόσφαιρα. Η βιολογία, ως ξεχωριστή επιστήμη, είναι σε μεγάλο βαθμόεξηγεί όλες τις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτό. Αυτή είναι η προέλευση, η αναπαραγωγή, η μετανάστευση όλων των τύπων βιομάζας.
Χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας
Η σημασία και η κλίμακα του «ζωντανού κελύφους» της Γης θα εξασφαλίσει τη συνεχή μελέτη του από νέες γενιές φυσικών επιστημόνων. Το σύστημα είναι μοναδικό στην ακεραιότητα, τη δυναμική του ανάπτυξη, την ισορροπία. Ως κύριο και πιο εκπληκτικό χαρακτηριστικό του, μπορεί κανείς να ξεχωρίσει την ανθεκτικότητα και την ικανότητα ανάκαμψης. Ο αριθμός των καταστροφών κατά την ύπαρξη της βιόσφαιρας ως ζωντανής ταινίας του πλανήτη είναι τεράστιος. Οδήγησαν στην εξαφάνιση του μεγαλύτερου μέρους της βιομάζας, άλλαξαν σημαντικά την εμφάνιση του πλανήτη, διόρθωσαν τις διεργασίες που συμβαίνουν στην επιφάνειά του και στον πυρήνα του. Αλλά μετά από κάθε χτύπημα, η βιόσφαιρα αποκαταστάθηκε σε μια αλλοιωμένη μορφή, προσαρμοζόμενη στην αρνητική επιρροή ή καταστέλλοντάς την. Γι' αυτό η βιόσφαιρα της γης είναι ένας ζωντανός οργανισμός που μπορεί να ρυθμίσει ανεξάρτητα όλες τις διεργασίες που συμβαίνουν στη φύση.
Προοπτικές για ανάπτυξη
Κάθε σύγχρονο παιδί στο δημοτικό σχολείο μελετά ένα μάθημα όπως η φυσική ιστορία (Γ' τάξη). Σε αυτά τα μαθήματα εξηγούν σε ένα μικρό άτομο τι είναι ο κόσμος γύρω και σύμφωνα με ποιους κανόνες υπάρχει. Ίσως αξίζει να αλλάξουμε λίγο το πρόγραμμα και να μάθουμε στα παιδιά να σέβονται και να αγαπούν τη φύση, τότε η ανθρωπότητα θα μπορέσει να δημιουργήσει μια νέα γεωσφαίρα. Όλη η γνώση που συσσωρεύτηκε ανά τους αιώνες για τη βιόσφαιρα πρέπει να εφαρμοστεί για την περαιτέρω ανάπτυξή της, η οποία θα συνεπάγεται την ένωση φύσης και ανθρώπου. Πριν να είναι πολύ αργά για να διορθώσετε αυτό που έχει γίνειβλάπτει το περιβάλλον, οι άνθρωποι πρέπει να σκεφτούν το γεγονός ότι το «ζωντανό κέλυφος» της Γης μπορεί να ανακάμψει μόνο του, αλλά ταυτόχρονα μπορεί να εξαλείψει ένα αντικείμενο που προκαλεί μόνιμη βλάβη στην ακεραιότητα και την αρμονία του.
