Тривалий період добіологічного розвитку нашої планети, що визначається дією фізико-хімічних факторів неживої природи, закінчився якісним стрибком – виникненням органічного життя. З моменту появи організми існують і розвиваються в тісній взаємодії з неживою природою, причому процеси в живій природі на поверхні нашої планети стали переважаючими. Під впливом сонячної енергії розвивається принципово нова (планетарних масштабів) система – біосфери.У складі біосфери розрізняють:
♦ жива речовина, утворена сукупністю організмів;
♦ біогенна речовина, що створюється в процесі життєдіяльності організмів (гази атмосфери, кам'яне вугілля, вапняки та ін.);
♦ відкісна речовина, що утворюється без участі живих організмів (основні породи, лава вулканів, метеорити);
♦ біокісна речовина, що є спільним результатом життєдіяльності організмів та абіогенних процесів (ґрунтів).
Еволюція біосфери зумовлена тісно взаємопов'язаними між собою трьома групами факторів: розвитком нашої планети як космічного тіла і хімічних перетворень, що протікають у її надрах, біологічною еволюцією живих організмів і розвитком людського суспільства.
Межі життя визначаються чинниками земного середовища, які перешкоджають існуванню живих організмів. Верхня межа біосфери проходить на висоті близько 20 км від поверхні Землі та відмежована озоновим шаром, який затримує короткохвильову частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, згубну для життя. У гідросфері земної кори живі організми населяють усі води Світового океану – до 10–11 км. у глибину. У літосфері життя зустрічається на глибині 3,5-7,5 км, що зумовлено температурою земних надр та рівнем проникнення води в рідкому стані.
атмосфера.Газова оболонка Землі складається в основному з азоту та кисню. У невеликих кількостях у ній містяться діоксид вуглецю (0,003%) та озон. Стан атмосфери дуже впливає на фізичні, хімічні та біологічні процеси на поверхні Землі та у водному середовищі. Для процесів життєдіяльності особливо важливі: кисень,використовується для дихання та мінералізації мертвої органічної речовини; диоксид вуглецю,використовуваний зеленими рослинами у фотосинтезі; озон,створює екран, що захищає земну поверхню від ультрафіолетового випромінювання. Атмосфера утворилася внаслідок потужної вулканічної та гороосвітньої діяльності, кисень з'явився значно пізніше як продукт фотосинтезу.
Гідросфери.Вода – важливий компонент біосфери та необхідна умова існування живих організмів. Велике значення мають гази, розчинені у воді: кисень та діоксид вуглецю. Їх зміст широко варіюється в залежності від температури та присутності живих організмів. У воді міститься у 60 разів більше діоксиду вуглецю, ніж у атмосфері. Гідросфера формувалася у зв'язку з розвитком геологічних процесів у літосфері, за яких виділялася велика кількість водяної пари.
Літосфери.Основна маса організмів літосфери знаходиться у ґрунтовому шарі, глибина якого не перевищує кількох метрів. Ґрунт складається з неорганічних речовин (пісок, глина, мінеральні солі), що утворюються при руйнуванні гірських порід, та органічних речовин – продуктів життєдіяльності організмів.
Біосфера,згідно з вченням академіка В.І. Вернадського, являє собою зовнішню оболонку Землі, що включає всю живу речовину і область її поширення (довкілля). Верхня межа біосфери - захисний озоновий шар в атмосфері на висоті 20-25 км, вище якого життя неможливе через вплив ультрафіолетового випромінювання. Нижнім кордоном біосфери є: літосфера до глибини 3-5 км та гідросфера до глибини 11-12 км (Рис. 1.3).
Компоненти біосфери: атмосфера, гідросфера, літосфера виконують найважливіші функції із забезпечення життя Землі.
Біосфера виникла близько 4,5 млрд років тому і пройшла кілька етапів еволюційного розвитку: від початкового кругообігу органічної речовини до біологічного кругообігу — безперервного обміну речовиною та енергією між живими організмами та навколишнім середовищем протягом усього життя організмів та після їхньої смерті.
Найважливішими компонентами біосфери є:
жива речовина (рослини, тварини, мікроорганізми);
Біогенна речовина органічного походження (вугілля, торф, ґрунтовий гумус, нафта, крейда, вапняк та ін.);
закосова речовина (гірські породи неорганічного походження);
Біокосна речовина (продукти розпаду та переробки гірських порід живими організмами).
За В.І. Вернадському, жива речовина є носієм вільної енергії біосфери та пов'язана з неживою речовиною біогенною міграцією атомів. Біомаса сухої речовини живих організмів Землі, що включають близько 500 тис. видів рослин і 1,5 млн видів тварин, надзвичайно велика і становить приблизно 2,4232*10 12 т. Щорічний приріст живої речовини на Землі становить близько 8,8*10 11 т. Через ці живі організми пройшло велику кількість елементів верхньої частини літосфери, атмосфери та гідросфери.
Важливим у взаєминах організмів є харчовий— трофічний фактор(Від грец. trophe- їжа). Первинне органічне речовина створюють зелені рослини (продуценти -виробники), використовуючи сонячну енергію. Вони споживають вуглекислий газ, воду, солі та виділяють кисень.
Споживачів (консументів)можна розділити на два порядки:
I - організми, що харчуються рослинною їжею;
II - організми, які харчуються тваринною їжею.
Редуценти(відновники) - організми, що харчуються організмами, що розкладаються, бактерії і гриби. Тут особливо велика роль мікроорганізмів, які до кінця руйнують органічні залишки і перетворюють їх на кінцеві продукти (мінеральні солі, вуглекислий газ, воду, найпростіші органічні речовини), що надходять у ґрунт і знову споживаються рослинами.
Всі тварини та рослини вибіркові до складу їжі залежно від необхідності у тих чи інших мінеральних елементах. Тварини та рослини - необхідні фактори середовища по відношенню до інших тварин і рослин, вони взаємно необхідні.
Будь-який організм пристосований до існування в досить вузьких межах зміни умов навколишнього середовища, причому вихід параметрів середовища за межі, що склалися, тягне за собою придушення життєдіяльності даного виду або його загибель. Межі поширення організму (ареал) обумовлені дотриманням необхідних вимог даного організму до умов (чинникам) середовища. Кожен вид займає те місце, яке обумовлено його вимогами до території, їжі, відтворення та інших функцій організму. Ця сукупність параметрів середовища для існування виду, місце, яке він займає в біосфері, називається екологічної ніші.Всі фактори в екологічній ніші взаємопов'язані: зміна одного з них спричиняє зміну інших.
Здатність живих організмів адаптуватися до факторів середовища екологічною валентністю,або пластичністю.
Живі організми перебувають у постійній взаємодії з навколишнім середовищем, що складається з безлічі змін у часі та просторі явищ, умов, елементів, які називаються екологічними факторами середовищаЦе будь-які умови навколишнього середовища, які надають тривалий чи короткочасний вплив на живі організми, що реагують на ці впливи пристосувальними реакціями. Вони поділяються на абіотичні(Фактори неживої природи) та біотичні(Фактори живої природи). Прийнятий сьогодні варіант класифікації екологічних факторів середовища представлений у табл. 1.2.
Таблиця 1.2|
Абіотичні |
Біотичні |
|
Кліматичні: світло, температура, волога, рух повітря, тиск |
Фітогенні: рослинні організми |
|
Едафогенні («Едафос» -грунт): механічний склад, вологоємність, повітропроникність, щільність |
Зоогенні: тварини |
|
Орографічні: рельєф, висота над рівнем моря, експозиція схилу |
Мікробіогенні: віруси, найпростіші, бактерії, рикетсії |
|
Хімічні: газовий склад повітря, сольовий склад води, концентрація, кислотність та склад ґрунтових розчинів |
Антропогенні: діяльність людини (зокрема будівельна) |
Характеристики основних абіотичних факторів, які необхідно враховувати під час реставрації пам'яток архітектури, наведено у Додаток 1.1.Це склад атмосфери; співвідношення балів 12-ти бальної сейсмічної шкали з магнітудою землетрусів; сейсмічна шкала; шкала сили вітру.
Біотичні екологічні чинники визначають взаємовідносини організмів. Зазначені чинники у разі називають трофічними, тобто. харчовими.
Екологічні чинники під впливом знову отриманих хімічних речовин, яких немає у природі, та техногенних компонентів, створених людиною, сильно змінено. З'являються речовини-забруднювачі, що призводить до порушення сапрофітної (що підтримує рівновагу в екосистемі) взаємодії у природному середовищі. Це часто супроводжується загибеллю тварин, рослин, що призводить до порушення функцій, загибелі всього живого та опустелювання землі. Переважними видами мікробіоті стають патогенні мікроорганізми, які можна віднести до біологічних забруднювачів. Негативно змінюється склад атмосфери, підвищується агресивність підземних та ґрунтових вод. На планеті спостерігається потепління, порушення озонового шару, частішають кислотні дощі.
Усі перелічені чинники впливають як живі організми (зокрема і людини), а й пам'ятники, і неврахування навіть однієї з них може позначитися як реставрації і навіть призвести до загибелі пам'ятника.
Живі організми у природі існують як популяцій -історично сформованих природних сукупностей особин даного виду, пов'язаних взаємовідносинами та адаптацією в умовах певного району або іншого місця проживання (біотопа). У природних умовах чисельність та щільність популяції невипадкові, вони визначаються регулюючими (керуючими) екологічними чинниками. Здатність середовища підтримувати нормальну життєдіяльність організму чи популяції називається ємністю екосістеми.
Екологічна система (екосистема)- це сукупність взаємозалежних і взаємозалежних спільно мешкають різних видів організмів та умов їх існування. В екосистемі пов'язані біоценоз(спільнота спільно живуть організмів) та біотоп(середовище проживання). Основні типи природних екосистем на Земній кулі перераховані на Мал. 1.4.
Академік В.М. Сукачов запропонував поняття біогеоценоз(Від грец. біос- Життя, ГеяЗемля, ціноз -загальний) - природна система живих організмів та навколишнього їх абіотичного середовища, пов'язана обміном - речовинами, енергією та інформацією. Наразі терміни «екосистема» та «біогеоценоз» прийнято вважати практично синонімами.
До складу біогеоценозу входять:
Рослинний компонент (фітоценоз);
Тварина компонент (зооценоз);
Мікроорганізми (мікробіоценоз);
Ґрунт та ґрунтово-ґрунтові води, що у взаємодії з рослинним, тваринним компонентами та мікроорганізмами утворюють едафотоп;
Атмосфера, яка взаємодіє з іншими компонентами, утворює клімат;
Нежива природа, що являє собою відсталу речовину - екотоп.
Таким чином, біогеоценоз – просторово відокремлена, цілісна елементарна одиниця біосфери, всі компоненти якої тісно пов'язані між собою. Основними компонентами біогеоценозу є три групи організмів - рослини, тварини та мікроби, за допомогою яких речовини рухаються від одного компонента до іншого, відбиваючи відому загальну закономірність кругообіг речовин у природі.
Екологічні компоненти біогеоценозу(або ландшафту, або середотворчі компоненти) в екології розглядаються як основні матеріально-енергетичні складові екологічних систем. До них, за Н.Ф. Реймерсу (рис 1.5.),відносяться: енергія, газовий склад (атмосфера), вода (рідка складова), грунтосубстрат, автотрофи-продуценти (рослини) та організми - гетеротрофи (консументи та редуценти). Сьогодні до цього переліку екологічних компонентів додають інформацію.
У той самий час всі екологічні компоненти є природними ресурсами, якість яких визначає якість життя, а антропогенне порушення взаємодій з-поміж них може цю якість знизити.
У реальних екосистемах кругообіг зазвичай буває незамкнутим, так як частина речовин іде за межі екосистеми, а частина надходить ззовні. Але загалом принцип круговороту у природі зберігається. Простіші екосистеми об'єднані в загальну планетарну екосистему (біосферу), в якій кругообіг речовин проявляється повною мірою — життя на Землі виникло мільярди років тому, і якби не було замкнутого потоку необхідних для життя речовин, їх запаси давно вичерпалися б і життя припинилося.
Втручання людини негативно впливає процеси круговороту. Наприклад, вирубування лісів або порушення процесів асиміляції речовин рослинами внаслідок забруднень призводять до зниження інтенсивності засвоєння вуглецю. Надлишок органічних елементів у воді, що виникає під дією промислових стоків, викликає загнивання водойм та перевитрату розчиненого у воді кисню, що виключає можливість розвитку тут аеробних (споживаючих кисень) бактерій. Спалюючи викопне паливо, фіксуючи атмосферний азот у продуктах виробництва, пов'язуючи фосфор у синтетичних миючих засобах людина порушує кругообіг цих елементів.
Кругообіг речовин у природі має на увазі загальну узгодженість місця, часу та швидкостей процесів, що йдуть на різних рівнях - від популяції до біосфери. Таку узгодженість явищ природи називають екологічною рівновагою;це рівновага рухлива, динамічна.
В екологічній системі (без втручання людини) підтримується рівновага, що виключає незворотне знищення тих чи інших ланок у трофічних ланцюгах. Людина у процесі своєї діяльності постійно впливає на екосистему загалом, і навіть її окремі ланки. Це може бути у вигляді введення у екосистему нових компонентів, зокрема забруднюючих речовин, чи знищення окремих компонентів (відстріл тварин, вирубка лісів тощо.). Не завжди і не відразу ці дії ведуть до розпаду всієї системи, порушення її стабільності. Але збереження системи значить, що вона залишилася незмінною. Система трансформується, і оцінити кількість і напрямок змін, що виникли, вкрай складно.
В результаті виробничої діяльності людини виник новий процес обміну речовин та енергією між природою та суспільством (за збереження біологічного обміну). антропогенний обмін,який істотно змінює загальнопланетарний кругообіг речовин, різко прискорюючи його. Антропогенний обмін відрізняється від біотичного круговороту своєю незамкнутістю, він має відкритий характер. На вході антропогенного обміну перебувають природні ресурси, але в виході — виробничі та побутові відходи. Екологічне недосконалість антропогенного обміну у тому, що коефіцієнт корисного використання природних ресурсів, зазвичай, надзвичайно низький, а відходи виробництва забруднюють природне середовище. Більше того, багато хто з них не розкладається до природного стану. Масштаби та швидкість антропогенного обміну різко зростають, викликаючи помітну напругу в біосфері.
На останньому етапі розвитку біосфери на потужну силу перетворилася людська діяльність, що незворотно і цілеспрямовано змінює природне середовище. Сформувалася біотехносферанаслідок соціального та науково-технічного розвитку людства. Взаємини між природою та людиною у багатьох випадках незбалансовані, ведуть до пригнічення навколишнього середовища (зокрема, руйнування середовища архітектурно-історичного), що може призвести до деградації біосфери.
Сформовану будівельниками нову систему можна назвати природно-техногенною (ПТС). Процес її формування, якщо він не відкоригований відповідно до екологічних компонентів (іншими словами, відповідно до законів розвитку екосистеми), як правило, призводить до порушення природних
них взаємодій у природній системі, в основному, за рахунок привнесення до неї «чужих» компонентів, які можуть бути сприйняті екосистемою як забруднювачі. Недолік цих взаємодій при здійсненні будівельної діяльності неприпустимий, оскільки він призводить до зниження якості будівництва та погіршує якість середовища проживання.
Екологічно необґрунтована діяльність будівельників та реставраторів завдає непоправної шкоди природному ландшафту та інформаційному компоненту екосистеми. Як зазначає Пруцин О.І., відбувається руйнування архітектурно-історичного середовища*: «Порушується силуетність просторових композицій, гармонійна супідрядність усієї побудови, ансамблева єдність. Силуетність і пропорційність, досягнуті в історичному періоді, необхідно повністю зберегти, бо завдяки класичним співвідношенням вони можуть легко поєднуватися з будь-якою майбутньою забудовою».
Не слід забувати, що ландшафт — це всеосяжна та позачасова реальність, у якій існувала людина у доурбаністичну епоху. Саме бездоганне почуття ландшафту було притаманне людям у минулі століття, коли споруди зросталися із природним оточенням. Архітектура минулого і сьогодні являє собою школу майстерності архітектури та містобудування на Русі. Вже починаючи з ХІ ст. влада міста зобов'язувала забудовників дотримуватися містобудівних правил і законів, що регулюють взаємозв'язок між архітектурою та природою. На Русі з XI ст. діяв візантійський «Закон градський», записаний у керманичах книгах**. Серед його положень були, наприклад, такі: «Тільки тоді будівлю можна побачити по-справжньому, коли вона знаходиться на стрункому місці. Перш ніж будувати, уважно оглянь місцевість. Вибери таке місце, щоб будинок не заважав природі». Або такі: «...наказуємо, щоб старий двір, що оновлює, не забирав у сусіда світу і не позбавляв його їхнього вигляду, не зраджував первісного образу»; «...не загороджуй насильно виду сусідові, якщо він прямо бачить море, стоячи на своєму подвір'ї». І сьогодні у будівельній та реставраційній діяльності основною має стати «природна» логіка.
На етапі розвитку розумного ставлення до збереження природи має відбутися поступове перетворення біотехносфери на ноосферу -сферу розуму, яка, за В. І Вернадським, є неминучим та закономірним етапом розвитку біосфери.
Доказом початку такого перетворення є прийнята ООН концепція «стійкого розвитку», «стійкого будівництва», «стійкої реставрації», пов'язана безпосередньо з поняттям «стійкість екологічна». Остання має на увазі здатність екосистеми зберігати свою структуру та функціональні особливості при впливі зовнішніх факторів. Нерідко «стійкість екологічна» сприймається як синонім екологічної стабільності.
Нижче розглянуто основні поняття та вимоги, що належать до категорії екологічної стійкості. Їхнє розуміння необхідне для вирішення актуальних завдань природокористування у сферах будівельної та реставраційної діяльності, створення комфортного середовища проживання та визначення стратегії діяльності у сфері «стійкого розвитку», «стійкого будівництва», «стійкої реставрації».
* Пруцин О., Римашевський Би., Борусевич Ст.Архітектурно-історичне середовище. - М.: Будвидав, 1990.
** Алфьорова Г.В.Кормча книга як найцінніший джерело давньоруського містобудівного мистецтва / / Візантійський тимчасовий архітектор, 1973. - Т. 35.
1) жива речовина (сукупність організмів різних видів).
Жива речовина характеризується також різноманітністю видів та його чисельності, і навіть тенденцією зростання їх кількості у процесі еволюції живої природи.
Форми життя дуже різноманітні. Налічується близько 500 тис. видів рослин і близько 1,5 млн. видів тварин. При всій різноманітності видів маса живої речовини на Землі відносно невелика 105-106 км 3 . якщо цю величину прийняти за 1, маса атмосфери 10, гідросфери 10000, літосфери 100000, а маса всієї Землі 100 млн.
2) біогенна речовина – органо-мінеральні та органічні продукти, створені організмами (всі форми дендриту (розгалужені кристали – оксиди марганцю, самородна мідь, срібло, золото, вісмут, кальцит та арагоніт у карстових печерах), кам'яне вугілля, нафта, газ тощо) .д.);
3) нежива (кісна речовина) – неживі неорганічні сполуки, речовини, в освіті яких живі організми участі не брали (вивержені гірські породи, мінерали, осадові породи);
4) біокосна речовина – неорганічні продукти, які утворюються в результаті взаємодії живої та відсталої речовин, (кисень, створений зеленими рослинами; основним видом біокосної речовини є вода, а основним біокосним тілом – ґрунт; до суміші біогенних речовин з мінеральними породами небіогенного походження належать мул , природні води, газо- та нафтоносні сланці, частина осадових карбонатів, ландшафти); сама біосфера є біокосною системою.
5) радіоактивні речовини;
6) розсіяні атоми;
7) речовини космічного походження (метеорити).
Ноосфери. Характеристики.
Ноосфера- Це етап розвитку біосфери, на якому людина, свідомо використовуючи свої знання, підтримуватиме існування біосфери та сприятиме її розвитку.
1. Ноосфера – історично останній стан геологічної оболонки біосфери, що перетворюється на діяльність людини.
2. Ноосфера - сфера розуму та праці.
3. Зміни біосфери обумовлені як свідомою, так і підсвідомою діяльністю людини.
4. Розвиток ноосфери пов'язані з розвитком соціально-економічних чинників.
Структура біосфери.
Біосфера Землі є складною термодинамічно відкритою системою, яка включає в себе, згідно з визначенням В.І. Вернадського, верхні шари земної кори, всю гідросферу та нижню частину атмосфери – тропосферу з організмами, що їх населяють. Природно біосфера розпадається більш-менш самостійні одиниці, які характеризуються великим замкнутістю круговороту речовин.
Кордони біосфери.
Нижня межа біосфери обмежена температурою підземних вод та гірських порід, яка поступово зростає і на глибині 1,5-15 км (гейзери-материнська порода) вже перевищує 100 ºС. Найбільша глибина, де у шарах земної кори знайдено бактерії становить 4 км. У нафтових родовищах на глибині 2-2,5 км бактерії виявляються у значній кількості. В океані – життя поширюється на більш значних глибинах і трапляється навіть дні океанських западин (10-11 км від поверхні), де температура близько 0 ºС.
Верхня межа життя в атмосфері обмежена інтенсивною концентрацією ультрафіолетової радіації. Фізичною межею поширення життя в атмосфері є озоновий екран, який на висоті 25-30 км поглинає більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, хоча основна частина живих істот концентрується на висоті 1-1,5 км.
Фази розвитку біосфери. Коротка характеристика.
Перша фаза. Формування ранньої земної кори, атмосфери та гідросфери. Виникнення геологічного круговороту речовин.
Друга фаза. Передбіологічна (хімічна) еволюція.
Протягом цієї фази (4,6-3,8 млрд. років тому) на Землі відбувалися процеси синтезу та накопичення простих органічних сполук, необхідних для життя: амінокислот і простих пептидів, азотистих основ, простих вуглеводів.
Третя фаза. Давня біосфера. Еволюція прокаріотичного світу. Виникнення біологічного круговороту речовин. Формування кисневої атмосфери.
Четверта фаза. Виникнення еукаріотів. Заселення суші. Сучасне біорізноманіття органічного світу.
Вчення про біосферу
Концепція біосфери. Структура та межі біосфери
Біосфера(Від грецького слова bios - життя, sphaira - куля) - область системної взаємодії живої та відсталої речовини планети. Вона є глобальну екосистему, тобто. сукупність всіх екосистем нашої планети.
Вперше термін «біосфера»у наукову літературу ввів у 1875 році австрійський геолог Е. Зюсс.
Нагорода створення вчення про біосфері належить В.І. Вернадського.Основу цього вчення становить поняття біосфери як цілісної оболонки Землі, населеної життям та якісно перетвореної живою речовиною планети. За твердженням В.І. Вернадського, жива речовина Землі є найпотужнішою силою в біосфері, що матеріально та енергетично визначає її функції.
Структура біосфери.Біосфера включає:
- аеробіосферу– нижня частина атмосфери;
- гідробіосферу- Усю гідросферу;
- літобіосферу- Верхні горизонти літосфери.
Атмосфера- Повітряна оболонка Землі. У вертикальному напрямі атмосферу поділяють кілька основних верств: тропосфера (до 9-17 км.); стратосфера (до 50-55 км); мезосфера (до 80-85 км); термосфера (до 100 км.).
На висоті 15-20 км. озоновий шар, що захищає живі організми від жорсткого ультрафіолетового випромінювання
Гідросфера- Водна оболонка Землі, що покриває 2/3 поверхні планети. Під гідросферою розуміють основні води на земній поверхні в рідкому та твердому агрегатному станах. Об'єм води гідросфери не вичерпується тією її кількістю, яка зосереджена в океанах та морях. Понад 40 % води міститься у надрах літосфери, невелика частина перебуває у атмосфері.
Літосфера- Тверда оболонка Землі, складена гірськими породами та їх похідними вулканічного походження, осадовими сполуками, продуктами вивітрювання.
Кордони біосфери.Сучасне життя поширене у верхній частині земної кори (літосфері), у нижніх шарах повітряної оболонки (атмосфері) та у водній оболонці Землі (гідросфері).
У глиб Землі живі організми проникають на невелику відстань. У літосфері життя обмежує насамперед температура гірських порід та підземних вод, яка поступово зростає з глибиною та на рівні 1,5 -15 км перевищує 100 0 С. Найбільша глибина, на якій у породах земної кори були виявлені живі бактерії, становить 4 км.
В океані життя поширене до більш значних глибин і зустрічається навіть на дні океанічних западин за 10-11 км від поверхні.
Верхня межа життя в атмосфері визначається рівнем УФ-радіації. На висоті 25-30 км більша частина УФ-випромінювання Сонця поглинає озоновий шар, що знаходиться тут. Якщо живі організми піднімаються вище за цей шар, вони гинуть. Суперечки грибів та бактерій виявляють до висоти 20-22 км, але основна частина аеропланктонка зосереджена у шарі 1-1,5 км. У горах межа поширення наземного життя – близько 6 км. над рівнем моря.
Концентрація та активність життя особливо велика біля Землі. Водойми заселені по всій товщі, зі згущенням біля поверхні та біля дна. На суші понад 99 % живої речовини зосереджено в шарі на кілька метрів углиб і кілька десятків метрів (високі дерева) вгору від поверхні.
Отже, життя спостерігається в найтоншій плівці планети, де і протікають основні процеси взаємодії живої та неживої природи.
Крайні межі температури, які виносять деякі форми життя - від малих часток атмосфери на невеликій висоті до тисячі і більше атмосфер на більших глибинах.
Структурні компоненти біосфери. Функції живої речовини біосфери
До складу біосфери входять:
- жива речовина(Рослини, тварини, мікроорганізми);
- біогенна речовина(продукти життєдіяльності живих організмів – кам'яне вугілля, бітуми, нафту);
- біокісна речовина(продукти розпаду та переробки гірських осадових порід живими організмами – ґрунту, кора вивітрювання, всі природні води, властивості яких залежать від діяльності на Землі живої речовини);
- косна речовина(Сукупність тих речовин у біосфері, в освіті яких живі речовини не беруть участь – гірські породи магматичного, неорганічного походження, вода, космічний пил, метеорити).
Розрізняють такі функції живої речовини:
1. Енергетична функціяполягає у здійсненні зв'язку біосферно-планетарних явищ із випромінюванням Космосу (сонячна радіація). Основою цієї функції є фотосинтез, у процесі якого відбувається акумуляція енергії Сонця та її подальше перерозподіл між компонентами біосфери. Накопичена сонячна енергія забезпечує перебіг всіх життєвих процесів.
2. Завдяки газової функціївідбувається міграція газів, їхнє перетворення, формується газовий склад біосфери;
3. Концентраційна функціяпроявляється у вилученні та накопиченні живими організмами біогенних елементів із навколишнього середовища, які використовуються для побудови тіла. Концентрація цих елементів у тілі живих організмів у сотні та тисячі разів вища, ніж у зовнішньому середовищі.
4. Окисно-відновна функціяполягає у хімічному перетворенні речовин, які містять атоми зі змінним ступенем окислення (залізо).
5. При здійсненні деструктивної функціїпротікають процеси, пов'язані з розкладанням залишків мертвих організмів. У цьому відбувається мінералізація органічної речовини, тобто. перетворення живої речовини на відстале.
6. Біогеохімічна– розмноження, зростання та переміщення у просторі живої речовини.
7. Інформаційна- Здатність накопичувати певну інформацію, закріплювати її в спадкових структурах і потім передавати наступним поколінням.
8. Середоутворююча функціяє значною мірою інтегративною (результат спільної дії інших функцій). Діяльність живих організмів зумовила сучасний склад атмосфери, від якого залежать радіаційний і тепловий режими на планеті, спектральний склад досягає поверхні Землі сонячного світла. Рослинний покрив істотно визначає водний баланс, розподіл вологи та кліматичні особливості великих просторів. Живі організми відіграють провідну роль самоочищенні повітря, річок і озер, від них багато в чому залежить сольовий склад природних вод і розподіл багатьох хімічних речовин між сушею і океаном. Завдяки рослинам, тваринам та мікроорганізмам створюється ґрунт та підтримується родючість. Нарешті, біота обдарувала людину їжею, одягом, безліччю інших речей, створивши унікальну спільноту різноманітних організмів – головне багатство планети та навколишнього середовища людини.
Основні етапи розвитку біосфери. Сучасний стан біосфери
Життя виникло на основі кругообігу органічної речовини, обумовленого взаємодією процесів його синтезу та руйнування (деструкція). Це сталося внаслідок того, що із загального геологічного круговороту речовин виділився біотичний кругообіг. Жива речовина, утворившись на Землі, залучила до грандіозного кругообігу всі її елементи. Так почався процес формування біосфери, що триває досі. Спочатку біосфера функціонувала як взаємодія одноклітинних організмів. Потім з'явилися багатоклітинні організми. Вони розвинулися до сучасних форм.
Біосфера з моменту виникнення зазнає постійних змін, що проявляються у збільшенні різноманітності видів, в ускладненні їх організації, зростанні біомаси. У процесі життєдіяльності організмів докорінно перетворилася і нежива частина біосфери. У атмосфері з'явився вільний кисень, а її верхніх шарах – озоновий екран. Вуглекислота, витягнута організмами з води та повітря, законсервувалася у відкладеннях вугілля та карбонату кальцію, деякі речовини надовго вимкнулися з кругообігу речовин (поклади корисних копалин). Разом з цим відбувалося вивітрювання гірських порід, у якому живі організми також брали активну участь. Виділяючи вуглекислоту, органічні та мінеральні кислоти, вони сприяли постійній міграції хімічних елементів.
Таким чином, сумарна життєдіяльність організмів, що розвиваються, визначає особливості біосфери, яка в свою чергу обумовлює можливість виживання і напрямок еволюційних перетворень окремих видів.
Основні етапи еволюції біосфери як глобального середовища життя Землі слід розглядати з погляду формування основних середовищ життя.
Виділяють п'ять історичних етапів еволюції біосфери:
1 – виникнення та розвиток життя у воді;
3 – заселення організмами суші та формування нових середовищ життя: наземно-повітряного та ґрунтового;
4 – поява людини і перетворення її із звичайного біологічного виду на біосоціальну істоту;
5 – перехід біосфери під впливом розумної діяльності у новий якісний стан – в ноосферу.
Ноосфера («мисляча оболонка», сфера розуму) – найвища стадія розвитку біосфери. Це «сфера взаємодії природи та суспільства, у межах корою розумна людська діяльність стає головним, визначальним чинником розвитку».
Ноосфера – це цілісна планетна оболонка Землі, населена людьми та раціонально перетворена ними відповідно до законів збереження та підтримання життя для гармонійного співіснування суспільства з навколишніми природними умовами.
Молекула – будь-яка жива система проявляється на рівні функціонування
біополімерів (складних органічних сполук), побудованих з
великої кількості одиниць – мономерів (просто влаштовані сполуки)
Клітина – клітина є одиницею розвитку живих організмів. Вона
представляє саморегулюючу, живу, що самовідтворюється
систему.
Тканина – сукупність подібних за будовою клітин та міжклітинного.
речовини, об'єднаних виконанням загальної функції
Орган – структурно-функціональне поєднання кількох типів тканин
Організм – є цілісну систему органів,
спеціалізованих для виконання різних функцій
Населення - сукупність організмів одного і того ж виду, об'єднаних
загальним місцем проживання
Біогеоценоз – сукупність організмів різних видів та факторів середовища їх
проживання, об'єднаних обміном речовин
