Поняття про біосферу як особливу систему оболонку

Спочатку необхідно визначитися що ж таке біосфера і що це за наука – геохімія. Саме слово «біосфера» з’явилося в науковій літературі ще на початку XIX сторіччя. Ввів це поняття великий французький біолог Ж.Б. Ламарк, сучасник і головний суперник з наукових суперечок не менш великого Ж. Кювьє. Вперше ввів в науку термін «біосфера» австрійський вчений Едуард Зюсс в 1875 році. Зюсс назвав біосферою планетарну оболонку, в межах якої існує життя. Однак більш чіткого визначення він так і не надав, тому визначеності в розумінні того, що ж таке біосфера, тривалий час не було (наразі ще зберігається чимала плутанина під час його застосування). Але дуже тривалий час біосферу розуміли просто як оболонку, в межах якої розповсюджене життя. З точки зору сучасної науки таке розуміння надто поверхнім, можна навіть сказати, примітивним - хоча воно і зараз властиве досить численним людям, і навіть в підручниках нерідко зустрічається.

На рубежі XIX-XX сторічч численні географи, геологи, біологи почали застосовувати термін «біосфера», частіше за все маючи на увазі сукупність всіх живих організмів, які населяють Землю. Важко не помітити явні недоладності в такому трактуванні.

По-перше, окремі тварини і рослини відокремлені один від одного, вони не можуть разом утворювати яку-небудь цілісну оболонку, «сферу». Живі організми не існують один по одному. Тварини і рослини, що заселяють любу місцевість, поєднані в улаштовані різним чином спільноти, в яких всі члени так чи інакше залежать один від одного.

По-друге, це суперечить суті терміну в розумінні його автора, Е. Зюсса. Він явно мав на увазі під біосферою оболонку, в якій існує життя. А зовсім не самі по собі живі організми, взяті окремо від середовища свого існування. Вочевидь, що ніяке життя не існує поза зв’язку з неживою речовиною, причому зв’язок взаємний: саме існування живих організмів напряму залежить від неживої речовини, необхідної їм для споживання і дихання, а з іншого боку, діяльність живих організмів призводить до значних змін в неживій природі. В любому районі, в любій місцевості існують свої природні комплекси, зі своїми особливостями зв’язків між живими організмами, між живою і неживою речовиною. Але і самі природні комплекси різних районів не ізольовані один від одного. Всі вони, за підсумком, поєднані в одну складну природну систему, яка охоплює практично всю географічну оболонку Землі – біосферу.

Спробуємо надати більш точне визначення поняттю «біосфера». Розумінням того, що біосфера – не просто область розвитку життя, а система, яка об’єднує живу і неживу речовину, ми зобов’язані одному з видатніших вчених в історії людства – Володимиру Івановичу Вернадському. Він визначив біосферу, як системну оболонку, яка включає в себе верхню частину літосфери, нижні шари атмосфери, гідросферу та «живу речовину». Останній термін також введений В.І. Вернадським. Так він визначив «сукупність живих організмів, виражену в одиницях маси і енергії». Саме жива речовина, за В.І. Вернадським, забезпечує цілісність біосфери як системи, пов’язуючи всі її компоненти процесами життєдіяльності. Біосфера, за Вернадським – система, яка сама себе підтримує, сама себе регулює і сама себе відтворює. Суть функціонування біосфери як системи – обмін речовиною і енергією між її компонентами. І більш того: в своїх роботах, написаних в 20-і - 30-і роки XX сторіччя, В.І. Вернадський переконливо довів, що процеси, пов’язані з виникненням і розвитком біосфери, забезпечили якісну своєрідність всієї геологічної еволюції Землі.

Дуже часто в літературі зустрічається твердження, що біосфера – це лише складова частина географічної оболонки нашої планети. Поверхня Землі – місце особливе. Тільки тут приходять в зіткнення навіть не дві, а три різко відмінні за своїм складом і властивостями оболонки – атмосфера, гідросфера і земна кора. Область такої взаємодії, порівняно з розмірами всієї Землі – дуже тонка. Вона цілком охоплює гідросферу, нижні шари атмосфери (до висоти приблизно в 20 км) і проникає на декілька кілометрів вглибину земної кори. Численні вчені виділяють її в особливу географічну оболонку Землі. В чому сенс виділення такої оболонки? З курсу загальної геології Вам відомо, що географічна оболонка – це комплексна оболонка земної кулі, яка складається з земної кори, гідросфери, нижніх шарів атмосфери, грунтів, рослинних і тваринних організмів. Географічна оболонка – оболонка системна. Вона становить собою складну природну систему, всі частини якої пов’язані один з одним через їх участь в комплексі різноманітних природних процесів, що відбуваються під час взаємодії трьої речових оболонок.

Цілковитість географічної оболонки обумовлена тим, що всі її доданки у вигляді названих вище компонентів не просто зтикаються - вони взаємодіють між собою. У вузькому приповерховому шарі утворення всіх трьої оболонок проникають один в одний. Вода випаровується і у вигляді водяної пари потрапляє в атмосферу, де знову збирається в краплі і випадає у вигляді дощу – не тільки в моря, але і на сушу. По тріщинах в горних породах дощові води проникають в товщу земної кори, де вступають в різні реакції з її речовиною. Проникає туди і атмосферне повітря. З іншого боку, частинки мінеральних речовин вимиваються з земної кори або навіть розчиняються в воді, виносяться до морів і океанів, а у вигляді пилу можуть потрапляти і в атмосферу на висоту до декількох кілометрів, постійно взаємодіють між собою. Провідна роль в цій взаємодії, за В.І. Вернадським, належить живій речовині. Саме вона визначає «обличчя» всій біосфери як системи планетарного масштабу та її важливу геологічну роль. Не тому, що її багато. Навпаки, в кількісному відношенні доля живої речовини як раз незначна. Але саме діяльність живої речовини є тією організуючою силою, яка змінює хід природних процесів в географічній оболонці Землі. Появлення життя – закономірний результат розвитку речовини ремовини в географічній оболонці Землі. Поява життя – закономірний результат розвитку процесів в географічній оболонці Землі. Є дуже чітка залежність розвитку любих систем від контрастності і різноманіття обставин. Чим вище різноманіття, тим більш можлива кількість різних видів взаємодій та їх комбінацій; зростає саме число взаємодій. В результаті, по-перше, прискорюється хід природних процесів. По-друге, ускладнюються форми організації речовини. Тому не випадково, що саме в географічній оболонці Землі ми зтикаємося з найбільш високими (з усіх нам нам відомих) темпами еволюційного розвитку. І саме тут розповсюджується і набуває найважливішого значення більш висока складна форма організації речовини у Всесвіті – життя.

Але жива речовина, що з’явилася, в свою чергу, сама одразу ж починає змінювати географічну оболонку. Появлення живих організмів та їх спільнот ускладнило будову географічної оболонки, вивело її на новий, більш високий рівень організованості. Таким чином, географічна оболонка трансформується в біосферу. Іншими словами, біосфера – це якісно новий стан географічної оболонки нашої планети. Тобто, в сучасному розумінні, біосфера – це не середовище життя, а глобальна система, де в невід’ємному зв’язку існують, з одного боку, інертна речовина в твердій рідкій і газовій фазах, а з другого боку – різноманітні форми життя та їх метаболіти. Інакше кажучі, біосферу можна розуміти як новий стан географічної оболонки, в який вона переходить завдяки діяльності живих організмів. Таким чином, біосфера становить собою єдність живої речовини і пронизаної ним наружної частини земної кулі.

Земна кора, гідросфера і атмосфера – оболонки речові: вони відрізняються она від одної складом і властивостями речовини, яка їх складає. Географічна оболонка і біосфера – оболонки системні. Вони становлять собою складну природну систему, всі частки якої пов’язані одна з одною через їх участь в комплексі різноманітних природних процесів, які відбуваються під час взаємодії трьої речовинних оболонок і живої речовини.