Člověk obvykle nazývá okolní prostor příroda nebo stanoviště. Většina z nás získala základní znalosti o tomto pojmu ve školních hodinách: přírodopis (3. ročník), zeměpis a biologie (4), anatomie a chemie (6). Málokdo však chápe, jak jsou tyto vědy spojeny, kromě toho, že všechny patří do oblasti přírodních věd. Abychom shrnuli všechny lidské znalosti o okolním světě, vzniklo jedno velké jméno - biosféra. Navzdory mnoha letům výzkumu a pečlivého studia dává planeta Země vědcům stále důvod přemýšlet o procesech, které na ní probíhají.
Definice
Co se nazývá biosféra? V literatuře existuje poměrně hodně výkladů tohoto pojmu a všechny se obsahově liší, ale významově jsou téměř totožné. Nejčastěji se biosféra nazývá globálním ekosystémem planety, do kterého je jako jeden z mála druhů zařazen i člověk. Pokud přeložíme název „biosféra“doslovně ze starověkého řeckého jazyka, pak má dva kořeny. „Sphere“znamená „region, koule, koule“a kořen „bios“je přeložen jako „život“. Ukazuje se, že jde o poměrně prostorný a přesný název, který ve skutečnosti definuje složitou a mnohostrannou vědu. VI Vernadsky dává rozšířenou odpověď na otázku, co se nazývá biosféra. Tento pojem definuje jako komplex vědeckých poznatků o Zemi, který zahrnuje geografii, geochemii, biologii, geologii. Biosféra je soubor skořápek země, které jsou kombinovány podle principu přítomnosti živých bytostí a jejich stanovišť. Všechny sféry se liší složením, funkcemi a vlastnostmi, ale každá z nich hraje významnou roli v existenci a vývoji světa kolem nás.
Učení o biosféře
Filozof, vědec, geolog a biochemik V. I. Vernadsky vytvořil ucelený systém znalostí. Až do začátku 20. století probíhalo mnoho výzkumných prací o studiu Země a procesů na ní probíhajících, ale velkému ruskému vědci se podařilo tento materiál prohloubit a zobecnit. Francouzský přírodovědec Lamarck na počátku 19. století definoval výchozí koncepci budoucí vědy, ale nepojmenoval ji. Rakouský paleontolog a geolog Eduard Suess vymyslel v roce 1875 termín „biosféra“, který se používá dodnes. Tuto vědu bude definovat jako znalosti o veškerém životě na naší planetě. Teprve po 50 letech Vernadskij prokáže vztah mezi živými organismy a anorganickými látkami, jejich oběh. Jak se říkábiosféra v současné fázi? Jedná se o jednu ze skořápek planety, ve které se vzájemně ovlivňují přírodní prvky různého původu, právě jejich kombinace vytváří jedinečný, vyvážený systém.
Atmosféra
Vnější vzduchový obal planety Země. Většina jeho hmoty je soustředěna na samotném povrchu a na výšku se rozkládá v délce tří tisíc kilometrů. Atmosféra je ze všech skořápek nejlehčí, neopouští povrch jen díky gravitaci planety, ale s přibývající výškou se její vrstvy postupně vybíjejí. Ozonová vrstva poskytuje ochranu proti radioaktivnímu slunečnímu záření tím, že snižuje úroveň ultrafialového záření, které dopadá na Zemi. Složení atmosféry zahrnuje plyny: oxid uhličitý, dusík, kyslík, argon, které zajišťují existenci živých organismů.
Hydrosféra
Biosféra Země zahrnuje část vodního obalu planety. Jeho složení se mění podle stavu agregace látky. Hydrosféra spojuje všechny vodní zdroje na planetě, které mohou být v kapalné, plynné a pevné formě. Povrchové vrstvy světového oceánu slouží k redistribuci tepla přicházejícího ze Slunce přes atmosféru. Voda má zvláštní význam v procesu koloběhu látek v přírodě, protože je nejmobilnější frakcí. Organismy biosféry si plně osvojily vodní živel, lze je nalézt v nejhlubších dnavých pánvích Světového oceánu a v arktických ledovcích. Chemické složení hydrosféry zahrnuje následující hlavní prvky: hořčík, sodík, chlór,síra, uhlík, vápník atd.
Litosféra
V naší sluneční soustavě nemají všechny planety pevný obal, Země je v tomto případě výjimkou. Litosféra je obrovská masa skalních (tvrdých) hornin, které tvoří část pevniny a slouží jako dno oceánů. Tloušťka tohoto obalu Země je od 70 do 250 kilometrů, jeho složení je nejrozmanitější z hlediska počtu chemických prvků (křemík, hliník, železo, kyslík, hořčík, draslík, sodík atd.), které jsou nezbytné pro existenci všech živých organismů. Tato geosféra se vyznačuje nejmenší šířkou vrstvy distribuce života. Nejrozvinutější je horní vrstva litosféry, která má několik metrů. S rostoucí hloubkou se zvyšuje teplota a hustota tvrdé skořápky, což spolu s absencí světla znemožňuje existenci živých organismů.
Biosphere
Tato geosféra spojuje všechny obaly Země (hydrosféru, atmosféru a litosféru) přítomností živé hmoty v nich. Je těžké přeceňovat roli biosféry pro celé lidstvo, je to životní prostředí a zdroj původu. Jedná se o komplexní systém vzájemných vztahů, které určují možnost existence jakéhokoli organismu v důsledku výměny hmoty a energie. Více než 40 chemických prvků se účastní procesu cirkulace, která neustále probíhá mezi organickými a anorganickými sloučeninami. Hlavním zdrojem energie je Slunce. Země se nachází v optimální vzdálenosti od hvězdy a je vybavena ochrannouatmosférická bariéra. Sluneční energie je proto spolu s živou hmotou nejdůležitějším biochemickým faktorem existence biosféry. Probíhající procesy mají vlivem řady faktorů úplnou cyklickou podobu, zajišťují cirkulaci hmoty mezi atmosférou, litosférou, hydrosférou a živými organismy.
Hranice biosféry
Při analýze délky obalu biosféry je vidět její nerovnoměrné rozložení. Spodní hranice se nachází ve vrstvách litosféry, neklesá pod 4 km. Svrchní vrstva zemské kůry – půda – je z hlediska hustoty obsahu živé hmoty nejnasycenější vrstvou biosféry. Hydrosféra, která zahrnuje rozlohy Světového oceánu, řeky, jezera, bažiny, ledovce, je zcela součástí „živé skořápky“. Nejvyšší koncentrace organismů jsou pozorovány v povrchových a pobřežních vrstvách vodních útvarů, ale život existuje také v hlubokomořských pánvích, v maximální hloubce více než 11 km, a v sedimentech na dně. Horní hranice biosféry se nachází ve vzdálenosti 20 km od povrchu. Atmosféra omezuje „živou vrstvu“na ozónový štít, nad kterým budou organismy zničeny krátkovlnným ultrafialovým zářením. Maximální koncentrace živé hmoty se tedy nachází na hranicích litosféry a atmosféry.
Složení
Nauku o biosféře vytvořil VI Vernadsky, určil také klíčovou roli organismů při formování a fungování „živé skořápky“Země. Dříve k podobným závěrům došli i jiní vědci, ale ruštípřírodovědec dokázal prokázat potřebu přítomnosti ve struktuře anorganických sloučenin, které se také účastní obecného koloběhu. Podle jeho názoru má biosféra následující složení:
- Živé organismy (biologická masa, souhrn všech druhů).
- Biogenní látka (vzniká během života živých organismů, je produktem jejich zpracování).
- Inertní hmota (anorganické sloučeniny, které vznikají bez účasti živých organismů).
- Bio-inertní látka (tvořená společně živými organismy a inertní hmotou).
- Látka kosmického původu.
- Rozptýlené atomy.
Historie výskytu
Před miliardami let se vytvořil pevný obal Země, litosféra. Další etapa utváření toho, čemu se říká biosféra, nastala v důsledku geologických procesů, které rozpohybovaly tektonické desky, způsobily sopečné erupce, zemětřesení atd. Po vytvoření stabilních geologických forem přišel na řadu vznik živých organismů. Dostali příležitost k rozvoji díky aktivním emisím různých biochemických prvků, ke kterým došlo při formování litosféry. Živá hmota vytváří podmínky přijatelné pro život již několik milionů let. Díky jeho fázovému vývoji se vytvořilo složení plynu v atmosféře. Neustálá interakce organických a anorganických sloučenin pod vlivem energie Slunce umožnila šíření živé hmoty po celé planetě avýrazně změnit její vzhled.
Evoluce
První živé organismy na Zemi se objevily v hydrosféře, jejich postupný odchod na pevninu trval poměrně dlouhou dobu. Vývoj dalšího obalu biosféry - litosféry, způsobil vznik ozonové vrstvy. Vlivem procesu fotosyntézy obrovská biologická hmota absorbovala oxid uhličitý z atmosféry a uvolňovala kyslík. Živá hmota v tomto případě využívá téměř nevyčerpatelný zdroj energie – Slunce. Na povrch pevniny se dostaly aerobní organismy, kterým v tloušťce hydrosféry chyběla organická hmota a díky energetickému cyklu výrazně urychlily proces evoluce. V současnosti je „živá skořápka“Země ve stavu stabilní rovnováhy, ale lidstvo na ni má stále větší negativní vliv. Vytváří se nová sféra Země - noosféra, to znamená harmoničtější pomoc člověka a přírody, ale to je samostatné a velmi zajímavé téma pro studium. Biosféra funguje dál, i přes výrazný úbytek biomasy se „živá skořápka“snaží kompenzovat škody způsobené lidskou činností. Jak ukazuje historie, tento proces může trvat značné množství času.
Biochemické funkce
Hlavní složkou ve struktuře biosféry je biomasa. Plní všechny biochemické funkce "živé skořápky", udržuje její složení v rovnovážném stavu a zajišťuje proces cirkulace látek a energie. Plynová funkce udržuje optimální složení atmosféry. JeProvádí se fotosyntézou rostlin, které uvolňují kyslík a absorbují oxid uhličitý. Živé organismy vylučují CO2 během výdechu a rozkladu. Výměna plynů probíhá neustále, anorganické sloučeniny se jí účastní při průchodu chemických reakcí. Energetická funkce spočívá v asimilaci a přeměně biomasy (rostliny) vnějšího zdroje – slunečního záření. Koncentrační funkce zajišťuje akumulaci živin. Všechny organismy v procesu života akumulují potřebnou úroveň obsahu biochemických prvků, které se po jejich smrti vrací do biosféry ve formě organických a anorganických sloučenin. Redoxní funkce je biochemická reakce. Vyskytuje se během života živého organismu a je nezbytným článkem v oběhu látek.
Biomass
Všechny živé organismy jsou na zemských sférách rozmístěny nerovnoměrně. Nejvyšší koncentrace biomasy je pozorována na křižovatkách geosfér planety. To se děje v důsledku vytváření optimálních životních podmínek (teplota, vlhkost, tlak, přítomnost biochemických sloučenin). Složení biomasy také není stejného typu. Na souši mají výhodu rostliny, v hydrosféře tvoří základ živé hmoty živočichové. Hustota biomasy závisí na geografické poloze, hloubce osídlení v litosféře a výšce v atmosféře. Počet rostlinných a živočišných druhů je velmi velký, ale stanovištěm všech organismů je biosféra. Biologie, jako samostatná věda, je z velké částivysvětluje všechny procesy, které v něm probíhají. Toto je původ, reprodukce, migrace všech typů biomasy.
Funkce biosféry
Význam a rozsah „živé skořápky“Země zajistí její neustálé studium novými generacemi přírodních vědců. Systém je jedinečný svou celistvostí, dynamickým rozvojem, vyvážeností. Jako jeho hlavní a nejpřekvapivější vlastnost lze vyzdvihnout odolnost a schopnost zotavení. Počet katastrof za dobu existence biosféry jako živého filmu planety je obrovský. Vedly k zániku většiny biomasy, výrazně změnily vzhled planety, korigovaly procesy probíhající na jejím povrchu a v jádře. Ale po každém úderu byla biosféra obnovena ve změněné podobě, přizpůsobila se negativnímu vlivu nebo jej potlačila. Proto je zemská biosféra živým organismem, který může nezávisle regulovat všechny procesy probíhající v přírodě.
Vyhlídky na rozvoj
Každé moderní dítě na základní škole studuje takový předmět, jako je přírodopis (3. ročník). Na těchto lekcích malému človíčku vysvětlí, co je svět kolem a podle jakých pravidel existuje. Možná stojí za to trochu změnit program a naučit děti respektovat a milovat přírodu, pak bude lidstvo schopné vytvořit novou geosféru. Všechny poznatky nashromážděné během staletí o biosféře musí být použity pro její další rozvoj, který bude znamenat spojení přírody a člověka. Než bude příliš pozdě napravit, co se stalopoškozování životního prostředí, lidé by měli myslet na to, že „živá skořápka“Země se dokáže sama vzpamatovat, ale zároveň dokáže zlikvidovat předmět, který trvale poškozuje její celistvost a harmonii.
