БІОСФЕРА


оболонка Землі, в межах якої існує життя. Біосфера включає нижню частину атмосфери (15-20 км), верхню частину літосфери і всю гідросферу. Нижня межа опускається в середньому на 2-3 км на суші і на 1-2 км нижче дна океану. Термін "біосфера" ввів австрійський геолог Е. Зюсс в 1875, тоді як основи вчення про біосферу, які актуальні і в сучасній науці, були розроблені В. І. Вернадським. Біосфера складається з живого, або біотичного, і неживого, або абиотического, компонентів. Биотический компонент - це вся сукупність живих організмів (за Вернадським - "жива речовина"). Абиотический компонент - поєднання енергії, води, певних хімічних елементів і інших неорганічних умов, в яких існують живі організми. Життя в біосфері залежить від потоку енергії і кругообігу речовин між біотичних і абіотичних компонентами. Кругообіг речовин називаються биогеохимическими циклами. Існування цих циклів забезпечується енергією Сонця. Земля отримує від Сонця ок. 1, 3 * 10 24 калорій в рік. Близько 40% цієї енергії випромінюється назад в космос; 15% поглинається атмосферою, грунтом і водою; інша енергія - це видиме світло, первинне джерело енергії для всього життя на Землі. Фотосинтез, хемосинтез, дихання і бродіння - основні процеси, завдяки яким потік енергії проходить через організми.Перші два процеси забезпечують синтез органічних речовин за рахунок енергії світла (фотосинтез) і окислення неорганічних речовин (хемосинтез). В ході дихання і бродіння органічні речовини розщеплюються, а укладена в них енергія використовується живими організмами, але в кінцевому підсумку переходить в тепло. Бродіння, на відміну від дихання, не вимагає кисню. Наочне уявлення про шляхи проходження енергії дають харчові ланцюги. Кожне їх ланка - це певний трофічний рівень. Перший трофічний рівень займають автотрофи, або продуценти. Організми другого трофічного рівня називаються первинними консументами, третього - вторинними консументами і т. Д. Продуценти - це рослини, ціанобактерії (синьо-зелені "водорості") і деякі інші типи бактерій. Частина енергії, пов'язаної продуцентами в процесі фотосинтезу, витрачається при власному диханні, інша частина зберігається в їх клітинах і тканинах і доступна для консументів. Різниця між швидкістю фотосинтезу і швидкістю дихання фотосинтезирующих організмів називається чистої первинної продукцією. У чисту первинну продукцію переходить за все ок. 0, 1% сонячної енергії, що досягає поверхні Землі. Однак за рік абсолютна кількість чистої первинної продукції становить 6ґ1020 калорій, що відповідає 165 млрд. Т органічної речовини. Організми, які не здатні до фотосинтезу або хемосинтезу, - це гетеротрофи, або консументи. До них відносяться тварини, гриби, більшість бактерій і деякі рослини, які втратили здатність до фотосинтезу. Гетеротрофи залежать прямо (травоїдні) або побічно (хижаки) від величини чистої первинної продукції як джерела енергії і речовин.Проходження енергії через живе речовина являє собою шлях від світла до продуцентів, далі до консументам, а від тих і інших - до тепла. Цей шлях - потік, а не круговорот, оскільки у вигляді тепла енергія розсіюється в навколишньому середовищі і не може знову використовуватися для фотосинтезу. Таким чином, енергетичний потік через живу речовину - це процес втрати накопиченої організмами енергії. Інший найважливіший аспект існування життя на Землі - біогеохімічні цикли, в які залучені вода і основні біогенні хімічні елементи - C, H, O, N, P, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, K і ін. Всі цикли складаються з двох фаз: органічної (під час якої речовина або елемент знаходиться в складі живих організмів) і неорганічної. Послідовні переходи речовини з однієї фази в іншу відбуваються незліченну кількість разів. Так, наприклад, щорічно проходить через органічну фазу і повертається в неорганічну 1/7 частина всього вуглекислого газу і 1/4500 частина кисню атмосфери; підраховано, що вся вода обертається за 2 млн. років.
Див. також ЦИКЛ ВУГЛЕЦЮ. Життя неможлива без води. Вода - джерело водню, одного з найважливіших елементів, що входить до складу живих організмів. Метаболічні реакції в організмах відбуваються в рідкій фазі, і вода є тим середовищем, з якої організми споживають біогенні елементи і з якою видаляються кінцеві продукти метаболізму (шлаки). Вода становить від 50 до 95% ваги живих організмів. У кругообігу води важливу роль відіграє процес випаровування в рослинах. Через коріння рослини поглинають воду і отримують розчинені в ній солі. Через листя відбувається випаровування води. Протягом вегетаційного періоду зернові культури на площі 1 га випаровують ок.4 000 000 л води, але тільки 0, 4% цієї кількості використовується безпосередньо в процесі фотосинтезу. Для отримання 1 кг зерна потрібно ок. 500 л води. Очевидно, що рослинам необхідно величезна кількість води, а оскільки консументи харчуються рослинами, їх сумарні потреби в воді набагато вище тієї кількості, яку вони поглинають безпосередньо. Наприклад, людині для фізіологічних потреб потрібно ок. 2, 1 л води в день, але для отримання з'їдається їм за день кількості їжі потрібні ще 10 000 л води. Підтримка динамічної рівноваги між біотичних і абіотичних компонентами біосфери є необхідною умовою існування всіх форм життя. Вплив людини на біосферу, що супроводжується погіршенням якості води, зведенням лісів або викидом в атмосферу забруднюючих речовин, може створити загрозу життю на Землі.
ЛІТЕРАТУРА
Вернадський В. І. Біосфера. Л., 1926 Вернадський В. І. Хімічна будова біосфери Землі і її оточення. М., 1965 Біосфера. М., 1972 Одум Ю. Екологія, тт. 1-2. М., 1986 Маргалефа Р. Зовнішність біосфери. М., 1992 Небел Б. Наука про навколишнє середовище, тт. 1-2. М., 1993 Ревель П., Ревель Ч. Середовище нашого проживання, тт. 1-4. М., 1994-1995

Енциклопедія Кольєра. - Відкрите суспільство. 2000.