ОСНОВНІ ВЛАТИВОСТІ БІОСФЕРИ

Лекція 3. Вчення про біосферу та її територіальні складові

Зміст

1. Поняття про «біосферу» та її межі

2. Етапи еволюції біосфери

3. ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ БІОСФЕРИ

4. Структура та розподіл життя у біосфері

5. «Жива речовина» біосфери. її основні Властивоті та функціїї

6. БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ. КРугообіг хімічних елементів у біосфері

 

Рекомендована література:

1. Білявський Т.А. Основи загальної екології / Т.А. Білявський, М.М. Падун, Р.С. Фурдуй. – К. : Либідь, 1995. – 368 с.

2.Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная :Учебник для студентов высших учебных заведений. Пособие для учителей. – М. : Агар, 1999. – 424 с.

3. Екологія: основи теорії і практикум : навч. посібник для студентів вищих навчальних закладів. – Львів : „Новий Світ – 2000”. „Магнолія плюс”, 2003. – 296 с.

4. Злобін Ю.А. Загальна екологія : навч. посібник / Ю.А. Злобін, Н.В. Кочубей. – Суми : ВТД „Університетська книга”, 2003. – 416 с.

5. Кучерявий В.П. Екологія / В.П. Кучерявий. – Львів: Світ, 1999. – 320 с. (стор. 390-448).

6.Лапо А. Следы былых биосфер, или Рассказ о том, как устроена биосфера и что осталось от биосфер геологического прошлого [Інтернет ресурс]. – Режим доступу: http://royallib.com/author/lapo_andrey.html

7. Назарук М.М. Екологічний менеджмент. Запитання та відповіді : навч. посібник / М.М. Назарук, І.Б. Койнова. – Львів : Еней, 2004. – 216 с.

8. Назарук М.М. Соціоекологія. Словник-довідник / М.М. Назарук. – Львів, 1998. – 172 с.

9. Основи екології та охорони навколишнього природного середовища : навч. посібник / Я.І. Бедрій, В.С. Джигирей, А.І. Кидисюк. – Львів, 1999. – 238с.

 

 

Поняття про «біосферу» та її межі

Що принципово відрізняє нашу планету від будь-якої іншої планети Сонячної системи? Наявність життя. «Якби на Землі не було життя, — писав академік В. І. Вернадський, — обличчя її було б так само незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил».

Простір нашої планети, в якому існують і «працюють» живі організми, називають біосферою(від грец. біос — життя та сфера — куля). Перші уявлення про біосферу як «зону життя» дав відомий французький природознавець Ж.-Б. Ламарк.

Сам термін в наукову літературу ввів австрійський вчений-геолог Едуард Зюсс (1875). До біосфери він відніс весь простір Атмосфери, Гідросфери і Літосфери (твердої оболонки Землі), де зустрічаються живі організми.

Проте цілісне вчення про біосферу розробив перший Президент Академії наук України В. І. Вернадський. Наукові уявлення про біосферу як «живу оболонку» Землі вчений виклав у своїх лекціях починаючи у Карловому університеті в Празі на Сорбоні в Парижі протягом 1923-1924 рр. Згодом ці положення були узагальнені та зведені в книзі «Біосфера» (1926).

На противагу Зюссу, Вернадський вважав живі організми головною геохімічною силою. Поняття «біосфера» охоплювало перетворюючу діяльність організмів не лише в межах поширення життя в сучасний період, але і в минулі роки. Під Біосферою розуміють весь простір (оболонки Землі), де існує чи коли-небудь існувало життя, тобто де зустрічаються живі організми чи продукти їх життєдіяльності. В природі не існує сильнішої геологічної (середовищоутворюючої) сили, ніж живі організми і продукти їх життєдіяльності.

Згідно сучасним уявленням, біосфера - це своєрідна оболонка Землі, що містить всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, що знаходиться в безупинному обміні з цими організмами.

Ця частина біосфери, де зустрічаються живі організми сьогодні, зазвичай називаютьсучасною біосферою, чи необіосферою, а давню біосферу відносять до палеобіосфери, чи «колишньої біосфери».

Межі біосфери

Розглянемо, які з реально існуючих на Землі фізико-хімічних умов обмежують розвиток життя, а значить, і визначають межі біосфери.

По-перше, це достатня кількість вуглекислого газу і кисню. Встановлено, що на Гімалаях зона поширення зеленої рослинності обмежена висотою 6200 м, де парціальний тиск вуглекислого газу удвічі нижчий, ніж на поверхні моря. Однак і вище життя остаточно не завмирає - там зустрічаються деякі види павуків і комах. Харчуються вони пилком та іншими органічними залишками, занесеними вітром.

По-друге, це достатня кількість води (причому обов'язково - в рідкій фазі!), яка могла б забезпечити нормальний хід процесів життєдіяльності. На поверхні Землі ділянки, де життя було б обмежена цим фактором, зустрічаються надзвичайно рідко.

По-третє, сприятливий термічний режим, що виключає як занадто високі температури (викликають згортання білків), так і занадто низькі (припиняють роботу ферментів). Чемпіонами з виживання є прокаріоти. Деякі їх види живуть в місцях постійного снігового покриву, інші - на територіях з високими температурам вище 100 °С.

По-четверте, це наявність «прожиткового мінімуму» елементів мінерального живлення - фактор, значною мірою обмежує розвиток життя на великих площах в океанах, але вкрай рідко зводить його до нуля.

По-п'яте, висока солоність водного середовища, що перевищує концентрацію солей у морській воді приблизно в 10 разів. Штучні території, де відбувається постійне випарювання вологи, утворюються розсоли, які практично «стерильні». Позбавлені життя і підземні води з концентрацією солей понад 270 г/л.

До середини XIX ст. панувало переконання, що в океані на значній глибині життя відсутнє. «Нуль тваринного життя» проводили на глибині 540 м. Нижче розташовані шари водної товщі вважали не життєдайними і називали азойними (від грец. заперечення «а» і «зоон» - тварина). В ході подальших досліджень, «нуль тваринного життя» опускався все нижче і нижче, поки в 40-50-ті роки нашого століття результати експедицій на судах «Витязь» (СРСР) і «Галатея» (Данія) остаточно не довели, що океан заселений до максимальних своїх глибин. Правда, живими глибоководні організми ніхто не бачив - до того моменту, коли 23 січня 1960 батискаф «Трієст» не торкнулася дна Маріанської западини. У точці занурення глибина океану досягала 10919 м; температура води за бортом становила 2,4 ° C, а тиск - приблизно 1100 атм. Саме там було виявлено голотурії - своєрідні, досить примітивні безхребетні, які ще називають «морськими огірками».

Щодо полярних морів, у морі Росса, товщина льоду на якому сягала 420 м і морські води, були ізольовані крижаним панциром від сонячного світла і прямого впливу атмосфери принаймні протягом 120 тис. років, телевізійними камерами та іншими інструментами дослідження, що були спущені в ополонку, виявлено у водній товщі досить різноманітне співтовариство організмів, що складалося з діатомових водоростей, форамініфер, ракоподібних і бактерій. Серед них були знайдені абсолютно незвичайні, раніше не відомі науці види.

Отже, вся поверхня суші (за винятком дуже обмежених ділянок) і океанічної безодні відповідають «полю існування» життя в розумінні В. І. Вернадського, отже, відносяться до біосфери.

Що ж стосується верхніх шарів атмосфери, то тут поширений тільки так званий «аеропланктон» - бактерії, дріжджові грибки, спори цвілевих грибів, мохів та лишайників, а також віруси, водорості, цисти найпростіших та ін. Життєздатні мікроорганізми знайдені на висоті до 77 км. Більшість мікроорганізмів, однак, гине на меншій висоті в перші хвилини або навіть секунди після того, як потрапляють в повітряну стихію. Для інших живих мікроорганізмів повітряне середовище також не є сприятливим середовищем, і вони впадають у стан анабіозу.

Конкретизуючи визначення В. І. Вернадського, до біосфери можна віднести ті зони Землі, де існують аборигенні співтовариства живих організмів. Чи відповідають цій умові приземні шари атмосфери? Мабуть, так - адже тут стабільно мешкають комахи та птахи. Серед комах є активні хижаки, які харчуються в результаті полювання у повітрі, а на землю опускаються тільки час від часу переважно для нічлігу. У свою чергу, серед птахів багато комахоїдних, що полюють за своєю здобиччю в польоті (стрижі, яким довгі крила ускладнюють зліт. Ця обставина змушує їх більшу частину життя проводити в безпосадочному польоті. У повітрі вони не лише харчуються, але і п'ють, купаються та ін.). Рекордсменом є передчасно загиблий білоголовий сип, що зіткнувся з літаком на висоті 12,5 км. Вище розташовується парабіосфера.

Складніше з нижньою межею у поверхні землі. Вернадський припускав, що вся осадова оболонка Землі заселена бактеріями. Пізніші роботи, однак, не підтвердили це припущення. Виявилося, що розподіл мікроорганізмів у підземних водах - а, значить, і нижня межа біосфери в межах континентів - визначається температурою вод, режимом їх циркуляції і концентрацією в них мінеральних солей. Живі бактерії зустрічаються в підземних водах з температурою до 100 °С, хоча найбільш активна їх життєдіяльність обмежена «тільки» 80 °С. Гранична концентрація мінеральних солей складала: 270 г/л. При глибокому бурінні в Поволжі та Західному Сибірі активна і різноманітна за складом анаеробна мікрофлора була знайдена на глибині 1-3 км, а іноді й глибше. У той же час, якщо мінералізація вод перевищує вказану межу бактерії не зустрічалися і на менших глибинах. Такі позбавлені життя (або «азойні») зони були виявлені в Ангаро-Ленському басейні вже на глибині близько 500 м, і в Волго-Камському - на глибині близько 1200 м.

Що ж стосується донних відкладів Світового океану і внутрішньоконтинентальних водойм, то тут нижня межа поширення живих організмів визначається вмістом в середовищі Оксигену. Показано, наприклад, що в зоні сірководневого забруднення Чорного моря відклади виявляються стерильними вже на глибині 5 см від поверхні дна. У Тихому та Індійському океанах мікрофлора мешкає в донних відкладах до глибини 10-12 м, а в Каспійському морі - не менше ніж на 114 м нижче поверхні морського дна. Існує припущення (ще недоведене), що заселеним може виявитися 200-250-метровий шар донних відкладів.

Потужність біосфери по вертикалі, таким чином, в океані складає всю товщину океанських вод включаючи в тім числі і найглибшу впадину (Маріанський жолоб) Світового океану (11022 м), і значно варіює по товщині у донній плівці, а на континентах – у тонкому наземному і потужному підземному шарах. Вся денна поверхня нашої планети належить до зони біосфери.

Згідно сучасних уявлень необіосфера в Атмосфері простягається приблизно до озонового екрану (у полюсів 8-10 км, екватора 17-18 км, над всією поверхнею Землі 20-25 км). За межею озонового екрану життя не існує через наявність руйнівних космічних ультрафіолетових променів.

В Літосфері життя протікає на декілька метрів в глибину, обмежуючись в основному ґрунтовим покривом, проте в окремих тріщинах і печерах воно поширюється на сотні метрів вглиб [Воронков, с.33]..

Розподіл живих організмів у біосфері показано на рис. 1.

Рис. 1. Розподіл живих організмів у біосфері (по Кадару, 1965):

1 - мешканці печер;

2 - мікроорганізми підземних середовищ існування; ще нижче - донна плівка життя

Межі палеобіосфери в Атмосфері приблизно співпадають з необіосферою, під водою і в літосфері – відносять осадові породи, які були перероблені діяльністю живих організмів (товщиною від сотень метрів до десятків кілометрів).

 

ЕТАПИ ЕВОЛЮЦІЇ БІОСФЕРИ

Виділяють чотири умовні фази.

Перша фаза. Формування ранньої земної кори, атмосфери та гідросфери. Виникнення геологічного кругообігу речовин.Згідно з найпоширенішою серед астрономів і астрофізиків гіпотезою, Всесвіт виник близько 20 млрд років тому внаслідок Великого вибуху. Потім утворилася наша Галактика (8 млрд років тому).

Близько 6 млрд років тому у віддаленій частині одного з рукавів Галактики розтягнута на трильйони кілометрів газо­пилова хмара під дією гравітаційних сил поступово ущільнилася й перетворилася на водневий диск, що повільно обертався. З його центральної частини утворилося Сонце, де за надзвичайно високих температури й тиску почалися реакції ядерного синтезу, в ході яких Гідроген перетворювався на Гелій і виділялася величезна кількість енергії. Периферичні залишки диска також зближувалися під дією сил взаємного притягання, поступово ущільнювалися, доки не перетворилися на суцільні сфери — планети Сонця. Потім поверхні таких сфер тверднули, утво­рюючи первинну планетарну кору.

Друга фаза. Передбіологічна (хімічна) еволюція.Протя­гом цієї фази (4,6–3,8 млрд років тому) на Землі відбувалися процеси синтезу й накопичення простих органічних сполук, необхідних для існування життя: амінокислот і простих пептидів, азотистих основ, простих вуглеводів. Ці сполуки, «цеглинки життя», виникли внаслідок процесів абіотичного синтезу.

Дата зародження Землі — 4,6–4,7 млрд. р. т. – встановлена ​​за космохімічними і астрофізичним даними. Земля в цей час піддавалася інтенсивному метеоритному бомбардуванню. Які були фізико-хімічні умови поверхні, сказати важко, проте ясно, що вони були іншими, ніж протягом усієї подальшої геологічної історії. Існування життя в цей час на Землі малоймовірне, а геологічні утворення цього віку невідомі.

Вік найдавніших мета осадочних порід Землі – 3,8 млрд. років (формація Ісуа в Південно-Західній Гренландії). Залишків живих організмів у них не знайдено, проте ізотопний склад вуглецю однозначно свідчить про активні процеси життєдіяльності, що відбувалися в той час. Таким чином, «початок геологічної та біологічної історії збігається з точністю до сотень мільйонів років».

Третя фаза. Давня біосфера. Еволюція прокаріотичного світу. Виникнення біологічного кругообігу речовин. Формування кисневої атмосфери. Ця фаза еволюції нашої планети почалася приблизно 3,8—4 млрд років тому.

Перші мікроскопічно розпізнавані органічні залишки з'являються в породах віком 3,5 млрд. років. тому. Представлені вони тільки прокаріотами: ціанобактеріями і архей бактеріями. Протягом перших 2 млрд. років - половина геологічної історії , життя на Землі було представлено ​​виключно екосистемами прокаріотів. Деякі з них відрізняються разючою стійкістю. Так, екосистеми строматолітів — вапнякових решток синьо-зелених водоростей і актиноміцетів, майже не змінилися за 2,7 млрд. років свого існування.

Перші живі організми мали примітивну — прокаріотичну — будову, були анаеробами, тобто організмами, які існують у безкисневому середовищі. Вони жили в морях, «ховаючись» на глибині від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця, оскільки на планеті ще не існувало захисного озонового шару. Необхідні для життя енергію й речовини перші мешканці Землі діставали, використовуючи готові органічні сполуки первинного бульйону, тобто були гетеротрофами. Така «споживацька» стратегія життя, шо ґрунтувалася на використанні обмежених запасів органічних речовин, нагромаджених протягом тривалої передбіологічної історії, могла б призвести до цілковитої переробки всього низькоентропійного й енергетично цінного матеріалу у відходи й урешті-решт — до загибелі всього живого. Проте криза не настала, бо серед величезної різноманітності способів добування енергії й поживних речовин, які «випробову­валися» в давньому світі прокаріот, швидко з'явився принципово новий тип живлення — автотрофний. Організми-автотрофи для побудови своїх клітин не використовували готові органічні речо­вини, а самі синтезували їх з неорганічних — вуглекислого газу, води, азотовмісних і фосфоровмісних сполук. Такі процеси потребували значних енергетичних затрат. Необхідну енергію автотрофи діставали або за рахунок окисних реакцій — у процесі хемосинтезу, або врезультаті прямого вловлювання й перетво­рення променистої енергії Сонця — фотосинтезу.

Перші автотрофні організми, мабуть, були хемосинтезуючими й діставали потрібну енергію, окислюючи або сірку в сірководні до молекулярної сірки, або двовалентне залізо до тривалентного й т. п. Але справжня революція в юній біосфері почалася з появою фотосинтезуючих бактерій — ціанобактерій (синьозелених водоростей), які «навчилися» використовувати найпотужніше й найстабільніше в планетарному масштабі джерело енергії — сонячне світло.

З появою автотрофів на планеті замкнувся цикл біологічного кругообігу речовин, і на мільярди років відступила загроза енер­гетичного й харчового голоду. Автотрофи, що здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, дістали загальну назву — продуценти, а гетеротрофи, які розкладають органічні сполуки до неорганічних, — редуценти. Водночас виникла ще одна група організмів, котрі використовували готові органічні речовини, не розкладаючи їх до мінеральних, а трансформуючи вінші органіч­ні речовини. Цю групу споживачів — трансформаторів готової органіки — називають консументами. Першими консументами були бактерії, що живились органікою загиблих продуцентів (так званий сапротрофний тип живлення) або вели паразитичний спосіб життя всередині клітин продуцентів чи консументів-сапротрофів.

Відтоді естафету життя розпочинали автотрофи-продуценти, які з вуглекислого газу й води за допомогою сонячного світла чи то енергії окисно-відновних реакцій створювали молекули про­стих цукрів. Далі цукри полімеризувалися в полісахариди або трансформувалися вамінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти, гліцерин тощо, з яких утворювалися білки, нуклеїнові кислоти, жири та інші необхідні для клітини компоненти. З погляду другого закону термодинаміки, продуценти створювали низько-ентропійні сполуки, використовуючи для цього поглинуту проме­нисту енергію.

Ці низькоентропійні, а отже, високоенергетичні сполуки — органічні речовини — в подальшому споживалися консументами. Зазвичай консументи спочатку поглинали складні органічні речо­вини, а потім частково розкладали їх на простіші, наприклад, полісахариди — на прості цукри, звільняючи енергію, потрібну для підтримання своєї життєдіяльності. Добута енергія витрачала­ся на трансформацію залишків використаних складних органіч­них речовин в інші необхідні речовини й на підтримання процесів метаболізму організмів-споживачів.

І нарешті, органічна речовина відмерлих продуцентів і консументів споживалася редуцентами. Давні редуценти, на відміну від консументів, виділяли в зовнішнє середовище ферменти (так звані екзоферменти), що розкладали складні органічні сполуки на простіші, а потім поглинали ці прості сполуки. Всередині клітин більшу частину поглинутих простих органічних сполук редуценти окиснювали до мінеральних речовин, одержуючи необхідну енергію, а із залишків створювали потрібні для себе складніші органічні речовини.

Отже, жива речовина (біота) — продуценти, консументи й редуценти — утворила ланцюг живлення (трофічний ланцюг), який через неживу речовину — мінеральні сполуки — замкнувся в коло. Відтоді продуценти синтезували органічні речовини з неор­ганічних, консументи їх трансформували, а редуценти розклада­ли до мінеральних сполук, які потім знову споживалися проду­центами для процесів синтезу. З потоку речовин у цьому колі утворився біологічний кругообіг речовин.

Геологічний і біологічний кругообіги речовин разом склали біогеохімічний кругообіг, з'єднавши в ньому водночас величезну потужність першого й надзвичайні швидкість та активність друго­го. Біогеохімічний кругообіг «налагоджувався» приблизно 1,5—2 млрд років, потім стабілізувався, суттєво не змінюючися про­тягом більш як 2 млрд років — дотепер.

Поява фотосинтезуючих продуцентів, окрім усього іншого, мала один важливий наслідок — на Землі сформувалася киснева атмосфера, яка визначила подальші етапи еволюції планети й біосфери.

Майже всі первинні прокаріотичні організми були анаероба­ми. Кисень, життєво необхідний переважній більшості видів, що існують нині, для давніх організмів був однією з найсильніших отрут. Надзвичайно активний окиснювач, вільний кисень, руйну­вав, дезактивував, «спалював» більшість ферментів давніх бактерій-анаеробів, тому вони діставали енергію лише за рахунок безкисневих і низькоефективних процесів бродіння й розщеплен­ня простих цукрів — шляхом гліколізу. Однак саме кисень виділяли в процесі фотосинтезу первинні продуценти-фотоавтотрофи — синьозелені водорості. Оскільки через високу вул­канічну активність планети давні моря були дуже теплими, то ли­ше незначна кількість цього кисню розчинялась у воді Світового океану. Основна маса кисню нагромаджувалася в атмосфері, де зрештою окиснювала метан і аміак у вуглекислий газ, вільний азот та його оксиди. З дощами вуглекислий азот і азотні сполуки потрапляли в океан і там споживалися продуцентами. Поступово кисень замістив у атмосфері метан і аміак. Частина кисню під впливом сонячного світла й електричних розрядів у атмосфері перетворювалася на озон. Молекули озону, концентруючись у верхніх шарах атмосфери, прикрили поверхню планети від згуб­ної дії ультрафіолетового випромінювання, що йшло від Сонця. У цей час у Світовому океані серед бактерій виникли види, здатні спочатку тільки захищатися від розчиненого у воді кисню, а в подальшому «навчилися» використовувати його для окиснення глюкози й одержання додаткової енергії. На зміну низько-ефективним процесам бродіння й гліколізу прийшов енергетично набагато вигідніший процес кисневого розщеплення простих цукрів. Організми, що діставали енергію цим шляхом, не лише не отруювалися киснем, а навпаки, мали від нього користь. Такі ор­ганізми названо аеробними. Оскільки шар озону захищав тепер клітини від ультрафіолетового випромінювання, аероби почали колонізацію багатих на кисень поверхневих шарів Світового океану та його мілководь — шельфу. Жива речовина заселила всю гідросферу.

Четверта фаза. Виникнення еукаріот. Заселення суші. Сучасна біорізноманітність органічного світу.Ця важлива фаза в розвитку нашої планети та її біосфери ознаменувалася виникнен­ням істот принципово нового типу — побудованих з еукаріотичних клітин. Еукаріотичні клітини значно складніші за прокаріотичні. Вони диференційовані на системи певних органоїдів (ядро, мітохондрії, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, хлоропласти тощо), здатні до мітозу, мейозу й статево­го процесу, можуть живитися шляхом фагоцитозу й пінозитозу і т. д. Завдяки здатності до статевого процесу еукаріоти ево­люціонують набагато швидше за прокаріот і мають більший адап­тивний потенціал, а отже, краще пристосовуються до змін умов існування. Вважають, що еукаріотична клітина виникла приблиз­но 1,2 млрд років тому в результаті серії симбіозів різних прокаріотичних клітин, одні з яких дали початок клітині-хазяїну, інші — трансформувалися в мітохондрії та хлоропласти. Перші еукаріоти були гетеротрофними одноклітинними організмами. Вони, шляхом залучення до своєї клітини прокаріотичних фото-автотрофів, поклали початок еукаріотичним одноклітинним водоростям. У подальшому від автотрофних і гетеротрофних еукаріот відокремилося кілька груп грибів. Окрім того, одноклі­тинні гетеротрофні прокаріоти є родоначальниками багато­клітинних безхребетних тварин.

За порівняно короткий час — кілька десятків мільйонів років — еукаріоти «перевідкрили» багатоклітинність, «відкрили» тканинну будову, і близько 430—415 млн років тому перші росли­ни — нащадки водоростей, а слідом за ними й різноманітні тварини та гриби вийшли на сушу, завершуючи колонізацію всієї поверхні нашої планети.

З виходом живої речовини на сушу прискорилися процеси вивітрювання гірських порід. Відтоді не лише коливання темпе­ратури, дощі та вітри руйнували гірські масиви, а й величезна армія рослин, бактерій, грибів і лишайників подрібнювала, роз­пушувала, розчиняла мінерали. Консументи-тварини, споживаю­чи продуцентів, швидко переносили вміщені в органічній речо­вині елементи на значні відстані, редуценти вивільняли, розкла­дали, перевідкладали органіку консументів. Частина вивільнених мінеральних і напів перероблених органічних речовин трансфор­мувалася в гумус, утворюючи родючі біокосні системи — ґрунти. Те, що не поверталося в біологічний кругообіг або не запасалося в ґрунті, змивалося дощами в річки й виносилося в Світовий океан, де споживалося, концентрувалось або перевідкладалось у вигляді осадових порід мешканцями гідросфери. Тектонічні пере­міщення земної кори повільно виносили осадові породи на поверхню, роблячи нагромаджені в них речовини знову доступ­ними для живої речовини літосфери.

За орієнтовними оцінками, протягом усієї історії існування біосфери в біогеохімічному кругообігу брало участь не менше ніж 1,5 млрд видів живих істот, переважна більшість яких виникла протягом четвертої фази історії Землі. При цьому одні види поступово, а іноді й раптово, вимирали внаслідок локальних чи глобальних катаклізмів або поступово витіснялися новими, більш пристосованими до даних умов існування. Через мутації, різно­манітні процеси, пов'язані з перенесенням генів і симбіозами, під дією природного добору види змінювалися, породжуючи нові

 

ОСНОВНІ ВЛАТИВОСТІ БІОСФЕРИ

До головних властивостей біосфери належать:

1. Біосфера – централізована система. ЇЇ центральною ланкою виступають живі організми. Внаслідок збільшення чисельності населення та його впливу на стан навколишнього середовища, сьогодні «людину» розглядають, як центральну ланку біосфери (антропоцентризм), від якої залежить існування усього живого на планеті.

2. Біосфера – відкрита система. Її існування не можливе без надходження енергії з Космосу (активності Сонця). Згідно досліджень А.Л. Чижевського (1897-1964) активність Сонця впливає на багато геологічних процесів (катаклізми, катастрофи), а також на соціальну активність людства.

3. Біосфера – саморегулююча система. Організованість біосфери, а саме її властивість повертатись в початкове положення (гомеостаз). Згідно принципа Ле Шательє-Брауна: при дії на систему сил, що виводять її з стану рівноваги, остання зміщується в тому напрямку, при якому ефект цього впливу послаблюється. В результаті деструктивної людської діяльності появляються нестійкі, практично позбавлені властивостей гомеостазу системи (наприклад типу агроценозу, урбанізованих (міських) комплексів), що може призвести до глобальної кризи.

4. Біосфера – система, що характеризується великою різноманітністю. Різноманітність біосфери проявляється внаслідок впливу на неї багатьох факторів:

- середовища проживання (водне, неземно-повітряне, ґрунтове, організмове);

- природних зон, що відрізняються кліматичними, гідрологічними, ґрунтовими, біотичними і іншими властивостями;

- наявність регіонів, що відрізняються хімічним складом (геохімічні провінції);

- об’єднання в рамках біосфери великої кількості елементарних екосистем, що характеризуються особливою видовою різноманітністю.

Загалом здійснено опис близько 2 млн. видів (приблизно 1,5 млн. тварин, 0,5 млн. рослин). Вважають, що число видів на Землі в 2-3 рази є більшим, ніж здійснено опис. Припускають, що з початку існування життя на Землі до сучасного часу, арену біосфери залишило більше 95 % видів.