Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Царик

§ 5. Біосфера, основні положення вчення В.І. Вернадського про біосферу

• Розвиток учення про біосферу. Думка про те, що живі істоти Землі взаємодіють із навколишнім середовищем і впливають на нього, вперше трапляється у працях голландських учених Б. Вареніуса (1622-1650) і X. Гюйгенса (1629-1695) (мал. 9), а також у відомого французького натураліста Ж. Бюффона (1707-1788).

Мал. 9. X. Гюйгенс

Мал. 10. Ж.-Б. Ламарк

Мал. 11. Колообіг мікроелементів у біосфері

Французькі хіміки Ж.Б. Дюма (1800-1884), Ж. Бусенго (1802-1887), німецький хімік Ю. Лібіх (1803-1873) і деякі інші вчені з’ясували роль зелених рослин у газовому обміні земної кулі і роль ґрунтових розчинів у живленні рослин.

Власне, вчення про біосферу започаткував відомий французький натураліст Ж.-Б. Ламарк (1744-1829), який ґрунтовно проаналізував взаємодію живих організмів із середовищем їхнього мешкання (мал. 10). Він відзначав «особливу силу природи, могутню і безперервно діючу, наділену властивістю утворювати поєднання, примножувати, урізноманітнювати їх». Учений ретельно дослідив специфічний вплив живих організмів на речовини, які формують поверхню земної кори, відзначивши їхню геологічну роль і продуктів їх розкладу. Визначення біосфери як особливої оболонки Землі і, власне, її назву запропонував австрійський геолог Е. Зюсс у праці з геології Альп (1875).

Видатний німецький натураліст і географ А. Гумбольдт (1769-1858) у своєму п’ятитомному творі «Космос» синтезував тогочасні знання про Землю й космос і розвинув ідею про взаємозв’язок усіх природних процесів і явищ.

У подальшому цю ідею поглибив відомий російський учений-натураліст В.В. Докучаев, який стверджував, що існують закономірні зв’язки між рослинами, тваринами і мінералами (мал. 11).

У 80-х роках XIX ст. німецький фізіолог В. Пфеффер (1845-1920) поділив організми за способом живлення на три групи. Велике значення в галузі географії і екології рослин мали праці А. Енглера і. Е. Вармінга.

• Основні положення вчення про біосферу. Значно ширше і змістовніше сутність поняття «біосфера» розкрив вітчизняний учений В.І. Вернадський (1863-1945). Його вчення про біосферу є однією з найвизначніших праць у галузі природничих наук.

Основні ідеї стосовно біосфери В.І. Вернадський сформулював на початку XX ст. У 1926 році вони були опубліковані у книзі «Біосфера». Після її публікації різноманітні напрямки вчення про біосферу вчений розглядав у багатьох статтях і у великій монографії «Хімічна будова біосфери Землі і її оточення», яку він називав головною книгою свого життя.

В.І. Вернадський розглядав біосферу як простір життя, а її основою вважав взаємодію живої і неживої речовини. Учений обґрунтовано стверджував, що біосфера - це організована оболонка Землі, провідна роль у формуванні і підтримці якої належить живим організмам.

Основу вчення В.І. Вернадського про біосферу склали такі положення:

• біосфера не просто одна з оболонок Землі, це організована оболонка;

• бути живим - значить бути організованим (відповідно до ролі і функцій живих організмів у природі їх поділяють на продуцентів, консументів, редуцентів);

• головною формою діяльності живих організмів у біосфері є їхня біогеохімічна робота, яка виявляється у формі незамкнутих і незворотних потоків енергії і речовин між основними компонентами біосферної цілісності;

• такі потоки енергії і речовин В. Вернадський називав біогеохімічними циклами, оскільки до процесів колообігу долучаються все нові й нові організми;

• біогеохімічна циклічність є суттю організованості й еволюції біосфери.

Отже, біосфера - це своєрідна оболонка Землі, що охоплює всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, яка перебуває в безперервному обміні з цими організмами.

Біосфера охоплює нижню частину атмосфери (до висоти озонового шару), всю гідросферу і верхні шари літосфери (мал. 12). Її максимальна товщина сягає близько 35-40 км, що порівняно з радіусом Землі становить лише 0,55 %. Це зайвий раз свідчить про тендітність і вразливість живої оболонки нашої планети.

Взагалі продукти життєдіяльності живих істот відносять до вельми рухливих речовин, які переміщуються у просторі далеко за межами існування живих організмів. Тому розподіл живих організмів просторово значно обмеженіший, ніж уся біосфера загалом.

Мал. 12. Просторові межі біосфери

Аргументи І факти

Кількісна характеристика біомаси і продуктивності сучасної біосфери

(за Т. Акімовою, В. Хаскіним, 2001)

Показник

Маса, млрд т

Біомаса живої речовини біосфери

6065

Суха речовина біомаси біосфери

2135

Органічна речовина біомаси біосфери

2064

Річна продукція живої речовини

590

Суха речовина продукції

219

Органічна речовина продукції

212

Річне споживання і виділення С02

360

Річний обмін метаболічної води

105

Річне виділення і споживання кисню

255

Річний потік нетто-енергії фотосинтезу (1018 Дж)

11 800

Окрім створення чистої продукції, живий покрив суходолу використовує поглинуту ним енергію Сонця для дихання (30-40 % енергії, що витрачається на створення чистої продукції). Отже, рослинність суходолу перетворює близько 4,2 • 1018 кДж за рік сонячної енергії. Однак через будь-які перетворення сонячна енергія вивільнюється у світовий простір у вигляді тепла. І тільки безперервна діяльність Сонця забезпечує життя на Землі.

Ключові категорії і поняття

• біосфера

• жива речовина

• біогеохімічний цикл

• еволюція біосфери

ВИСНОВКИ

1. Біосфера - це глобальна екосистема планети, рушійною силою розвитку якої є жива речовина.

2. Біота біосфери виконує ряд фундаментальних біохімічних функцій: газову, концентраційну, окиснювально-відновну, інформаційну.

3. У процесі біогеохімічного колообігу біота в глобальному масштабі здатна тривалий час підтримувати на постійному рівні важливі параметри навколишнього середовища.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Що таке «біосфера»?

2. Хто є засновником учення про біосферу?

3. Розкрийте основні положення вчення про біосферу.

4. Поясніть роль живих організмів у біосфері.

5. Обґрунтуйте просторові межі біосфери.

6. *Порівняйте морські та наземні екосистеми на предмет їх стійкості, біологічної продуктивності, складності.