Termenul „biosfera“ (din BIOS greacă -. Life, sphaira - film) a fost propus de către oamenii de știință australieni E.Zyussom (1831-1914), care este înțeleasă de totalitatea biosferă a organismelor ale Pământului viu. Doctrina biosferei a fost dezvoltată de omul de știință rus, academicianul VI Vernadsky (1863 - 1945). VIVernadsky a extins noțiunea de biosferă nu numai la organismele vii, ci și la cochilele geologice locuite de ele.
În 1926 a publicat cartea sa "Biosfera", în care a arătat că activitatea organismelor vii schimbă învelișurile geologice ale Pământului și creează o biosferă.
Biosfera este un sistem deschis, sursa de energie pentru existența ei este lumina soarelui. Folosind această energie, organismele vii extrag din natura inanimată diferite elemente chimice și le implică într-un ciclu de substanțe.
Vernadsky, subliniind rolul materiei vii, a scris: „Viața surprinde o mare parte din atomii care formează materia, suprafața pământului sub influența ei, acești atomi sunt în trafic constant grele din ele tot timpul sunt milioane de conexiuni diferite, iar procesul continuă fără ... pauză zeci de milioane de ani. pe suprafața pământului nu există forțe chimice, mai permanente, și, prin urmare, mai puternice în consecințele sale finale decât organismele vii, luate în ansamblu. "
Energia soarelui în procesul de fotosinteză este convertită în energia legăturilor chimice ale materiei organice formate din plante, care în timpul respirației este parțial utilizată de plante. Cealaltă parte a materialului organic format este un material de construcție și o sursă de energie pentru numeroase heterotrofe. Când materialul organic anorganic este distrus, rămășițele de energie sunt pierdute sub formă de radiații termice. Astfel, pentru existența biosferei, este necesar un flux constant de energie a luminii solare, care să asigure toate funcțiile vitale ale biosferei și eventual să disipeze sub formă de căldură.
Biosfera este un sistem complex care include componente de natură neînsuflețită și vie. Natura anorganică include partea superioară a litosferei, hidrosfera, partea inferioară a atmosferei. Aceste cochilii geologice sunt legate printr-un ciclu de fluxuri de substanțe și de energie care apar în diferite biogeocenoză. Biogeocenoza este o unitate structurală elementară a biosferei, iar biosfera însăși este un sistem ecologic global - ecosfera.
Toate substanțele din biosferă sunt împărțite în patru grupe:
Anorganic Biosfera natură (substanță inertă biosferă) VIVernadsky disting trei membrane geologice: litosfera, troposferă și hidrosfera, care au ca rezultat expunerea organismelor vii devin bioinert substanță.
Litosfera, "coaja de piatră" a Pământului, este partea superioară a crustei pământului, schimbată ca urmare a efectelor fizice, chimice și biologice, mai des pur și simplu numită sol. Se compune din roci sedimentare, sub care sunt straturi de granit și bazalt. Limita inferioară a vieții în litosferă trece la un nivel de 4-7 km, penetrarea mai mică a vieții este limitată de acțiunea temperaturilor ridicate, a lipsei de apă. Suprafața Pământului și stratul superior al solului sunt cele mai populate.
Biomasa din diferite părți ale suprafeței Pământului depinde de condițiile climatice - temperatura, cantitatea de precipitații. Condițiile climatice severe ale tundrei - temperaturi scăzute, permafrost, veri scurte la rece au format comunități specifice de plante cu o mică biomasă. Vegetația tundrei este reprezentată de licheni, mușchi, forme pitice târâtoare de copaci, vegetație ierboasă care rezistă unor astfel de condiții extreme. Biomasa taigelor, apoi pădurile mixte și cu frunze largi, crește treptat. Zona de stepă este înlocuită de vegetație subtropică și tropicală, unde condițiile de viață sunt cele mai favorabile, biomasa este maximă.
În stratul superior al solului, cea mai favorabilă apă, temperatură, regim de gaz pentru viață. Suprafața vegetală furnizează materie organică tuturor locuitorilor din sol - animale (vertebrate și nevertebrate), ciuperci și un număr mare de bacterii. Bacteriile și ciupercile sunt descompunere, ele joacă un rol semnificativ în circulația substanțelor biosferice, mineralizând substanțele organice. "Mari gravediggeri ai naturii" - așa numiți bacteriile L. Pasteur.
Hidrosphere "shell shell" este format din Oceanul Mondial, care ocupă aproximativ 71% din suprafața globului, iar corpurile de apă ale râurilor, lacurilor - aproximativ 5%. O mulțime de apă se află în apele subterane și în ghețari. Datorită densității mari a apei, organismele vii pot exista, în mod normal, nu numai pe fund, ci și în coloana de apă și pe suprafața sa. Prin urmare, hidrosfera este populată pe toată grosimea, organismele vii sunt reprezentate de benthos. plancton și necton.
Atmosfera este împărțită în troposferă. partea inferioară a atmosferei, a cărei înălțime atinge 20 km, stratosfera este mai mare (până la 100 km), ionosfera este chiar mai mare. Locuite numai troposferă, limita superioară a vieții este la o altitudine de aproximativ 20 km, în cazul în care aerul în creștere sunt introduse spori de microorganisme. Într-o atmosferă la o înălțime de 15-35 km oxigen liber (O2) este transformat în ozon (O3), care reflectă razele ultraviolete greu (lumină având o lungime de undă mai mică de 290 nm), provocând mutație în celulele organismelor vii.
Ciclul elementelor chimice va fi luat în considerare utilizând exemplul ciclului celor mai importanți nutrienți, carbon și azot.
Carbonul face parte din toate substanțele organice ale oricărui organism viu. Se extrage din atmosferă în timpul fotosintezei, carbohidrații se formează din dioxid de carbon și apă, în timp ce oxigenul este eliberat. Apoi carbonul din moleculele organice migrează de-a lungul lanțurilor de aprovizionare. În oxidarea substanțelor organice, carbonul sub formă de dioxid de carbon se reîntoarce din nou în atmosferă (Figura 378).
Azotul face parte din proteine, acesta fiind unul dintre cele patru elemente ale primului grup. În ciuda faptului că plantele se scaldă în azot (azot în atmosferă, aproximativ 80%), nu pot folosi azotul atmosferic. Fixarea azotului atmosferic este efectuată de niște bacterii libere, bacterii noduli și cianobacterii. După moartea lor, compușii de azot sunt utilizați de producători, apoi de consumatori. O parte din azot este fixată din atmosferă sub formă de oxizi în timpul descărcărilor de trăsnet (Figura 379).
Când se descompun substanțele organice, amoniacurile formează amoniac (NH3). Nitrificarea bacteriilor oxidează amoniacul la nitriți și nitrați. Plantele sunt capabile să asimileze nitrații folosind azot pentru sinteza proteinelor. Întoarceți azotul în bacteriile denitrificatoare din atmosferă, care, în procesul de destrămare a plantelor și animalelor, transformă nitrații în azot liber.