Глава 8

Біосфера

8.1. Загальні відомості

Біосфера — загальнопланетарна оболонка, склад, будова й енерге­тика якої зумовлені минулою і сучасною діяльністю всієї сукуп­ності організмів на Землі. Біосфера виникла близько 3,5 млрд років тому. Вона включає в себе верхній шар земної кори, нижні шари атмосфери і всю гідросферу. Нижня (термічна) межа біосфери зу­мовлена високими температурами глибинних верств земної кори, верхня (промениста) — наявністю високих доз ультрафіолетового випромінювання, від якого живі організми захищені озоновим ша­ром. Біосфера є складною, цілісною, організованою і саморегульованою екологічною системою, в якій під дією живих організмів відбу­вається акумуляція, трансформація і перерозподіл величезних ре­сурсів речовини та енергії.

Вперше термін "біосфера" вжив на початку XIX ст. французький природознавець Ж.Б. Ламарк. У науковій літературі цей термін вперше використав у 1875 р. австрійський геолог Е. Зюсс. У своїй праці він висунув оригінальну ідею про концентричні оболонки, які обгортають земну кулю — літосферу, гідросферу, атмосферу і біосферу. Але понят­тя про біосферу як про середовище життя Е. Зюсс не розвинув. Заслу­га створення фундаментального вчення про біосферу належить видат­ному українському вченому, академікові В.І. Вернадському.

Володимир Іванович Вернадський — класик сучасного природо­знавства, великий вчений-енциклопедист, один з активних організа­торів Української Академії наук і її перший президент. Він був засновником багатьох нових наукових напрямів, що інтенсивно роз­виваються в наш час, — це генетична мінералогія, геохімія, біогеохі­мія, вчення про живу речовину, біосферу і ноосферу. Величезний внесок зробив учений в розробку і розвиток геології, біології, ґрун­тознавства, географії, гідрології, екології, вчення про газовий режим Землі.

В.І. Вернадський відкрив І сформулював низку важливих законів природи. Головними з них є закони про єдність зв'язків і взаємозв'яз- ків людства і природи, єдність сущого на Землі з космосом. Вчення про біосферу і біогеохімічні процеси, про роль живої речовини в еволюції нашої планети є наріжним каменем сучасного природо­знавства і відіграє визначальну роль у розв'язанні екологічних про­блем, які в наш час так гостро постали перед людством. Основи цьо­го вчення, які були викладені В.І. Вернадським у книзі "Біосфера" та інших його працях, зберігають свою актуальність і нині.

В.І. Вернадський розглядав біосферу як область життя, основа якої — взаємодія живої і косиої (неживої) речовини. Він писав: "Живі організми є функцією біосфери і тісно матеріально та енерге­тичне з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, що її визна­чає... Вони пов'язані з навколишнім середовищем біогенним то­ком атомів: своїм диханням, живленням і розмноженням". Найістот­ніша особливість біосфери — це біогенна міграція атомів хімічних елементів, яка зумовлена променевою енергією Сонця, процесами фотосинтезу й органічного розкладу.

Згідно із сучасними уявленнями, біосфера — це своєрідна обо­лонка Землі, що містить всю сукупність живих і мертвих організмів і ту частину речовини планети, яка знаходилася або знаходиться в безпосередній взаємодії з ними. Основними компонентами біосфери є: 1) біомаса живих рослин, здатних шляхом фотосинтезу фіксувати і перетворювати сонячну енергію в потенційну і зберігати її у ви­гляді органічних сполук; 2) біомаса тварин і мікроорганізмів, які проживають на поверхні землі і у верхніх шарах земної кори; 3) біогенна речовина — маса речовин, яка створена і перероблена організмами в минулому (наприклад, кам'яне і буре вугілля, крей­дяні відклади і т. д.); 4) біокосна речовина, створена одночасно і живими організмами, і процесами косної (неживої) матерії — таки­ми є вся природна вода, тропосфера, кора вивітрювання; 5) радіоак­тивні елементи, що надходять з внутрішніх сфер Землі; 6) потік со­нячної енергії та речовин, що надходять на Землю з космосу.

Біосфера перебуває в постійному розвитку, вона пройшла шлях від безжиттєвого геологічного розвитку Землі через низку все більш складних організмів до появи в ній людини (табл. 7) — вінця тво­ріння природи. Формування різноманітних форм життя на Землі є, без сумніву, одним з найбільших "й чудес, непізнанною вічною загад­кою природи, що робить нашу планету унікальною серед інших не­бесних тіл.

Біосфера є не тільки оболонкою, в якій зародилося і розвинулося життя у всій різноманітності його форм. Жива речовина за час свого існування глибоко змінила первинну природу цланети. Життя ніби саме пристосовувало середовище й оптимізувало його умови. Глибо­ких змін зазнали гідросфера і літосфера. З появою рослин на по-

Таблиця 1. Формування біосфери Землі

Основні етапи	Скільки	років тому
Безжиттєвий геологічний розвиток	4,5	-3-Ю9
Поява автотрофних бактерій, синьозелених водо­ростей у водах суші і в океанах	3	— 2,5 • 10е
Початок фотосинтезу, розвиток водоростей, лишай­ників, мохів, формування первісної біосфери	1,5	— 1,0 • 109
Розвиток і панування лісової рослинності, форму­вання кисневої атмосфери, розвиток біосфери	0,5	— 0,3 • 109
Розвиток трав'янистої рослинності, формування природних зон у біосфері, постуїіове похолодання, сухість клімату	100	- ЗО • 106
Льодовикові і міжльодовикові епохи, поява людини	2	— 3 • 10е
Післяльодовикова епоха	10	- 20 • 103
Розвиток сільського господарства і техно-індустрі-альна епоха	Сучасн.	— 20 • 103

верхні планети почалося помітне зменшення в атмосфері вмісту ву­глекислоти і стала зростати концентрація кисню. В стратосфері ви­ник озоновий екран, який захищає живі істоти від згубної дії ульт­рафіолетових променів. Утворилися величезні осадові товщі вапняків і доломітів. Відновне середовище в літосфері і гідросфері змінилося окисним. Відповідно, трансформувалися умови міграції та осідання сполук заліза, марганцю, сірки, азоту. Без перебільшення можна ска­зати, що по суті вся географічна оболонка виявилася нині значно переробленою організмами.

Таким чином, чиста вода, кисень в атмосфері, родючість ґрунтів є результатом тривалої взаємодії сотень тисяч видів рослин, тварин і мікроорганізмів, які складають різні екосистеми Землі. До цього варто додати, що люди значною мірою використовують природні ресурси, створені організмами в минулі епохи, запаси яких небезмежні. Тому підтримання стійкості екосистем і якісного стану навколишнього середовища, яке залежить від збереження біологічного різноманіття і рівноваги біосфери, має надзвичайно велике значення для життя майбутніх поколінь.