Вчення академіка В.І. Вернадського про біосферу

У розвитку екології як науки велику роль відіграв видатний учений-енциклопедист, засновник і перший президент Академії наук України академік В.І. Вернадський. Однією з центральних проблем його вчення була теорія переходу біосфери у ноосферу - сферу розуму (проблема людини, її всебічного розвитку в умовах перетворення планетарного і космічного середовища, збереження здоров’я, удосконалення психофізіологічних ресурсів і можливос­тей).

В.І. Вернадський розглядав живу речовину як особливе яви­ще у планетарному і космічному масштабах, характеризував її взаємозв’язки з космічними силами. Важливе значення має вис­ловлювання вченого про те, що земна оболонка, біосфера, що обіймає всю земну кулю, має чітко обмежені розміри: значною мірою вона зумовлена існуванням у ній живої речовини - нею за­селена. Між неживою частиною, природними тілами та живими речовинами, що її населяють, йде безперервний обмін. Він мате­ріально відбувається у русі атомів, які теж викликаються живою речовиною.

Основні положення теорії про біосферу

1. За визначенням академіка, біосфера - зовнішня оболонка (сфера) земної кулі, яка зайнята живими речовинами, які діють як геологічна сила, що формує вигляд Землі.

2. Біосфера включає в себе живі організми планети та еле­менти неживої природи, що становлять середовище їх існування. Товща біосфери не перевищує 40 км. Межі біосфери: нижня час­тина атмосфери (до висоти 20 км), поверхня Землі та верхній шар літосфери (до глибини 5 км), уся гідросфера (до глибини 12 км).

3. Основою взаємозв’язку речовин природи є міграція хіміч­них елементів літосфери, гідросфери, атмосфери і біосфери в ці­лому.

4. Міграція хімічних елементів у ландшафтах в основному визначається двома протилежними процесами:

- утворенням живої речовини з елементами оточуючого се­редовища, що відбувається за рахунок сонячної енергії;

- розпадом органічних речовин, що супроводжується виді­ленням енергії, внаслідок чого елементи переходять з органічних сполук у мінеральні.

5. Складні взаємозв’язки, що існують між компонентами екосистем, створювалися століттями, завдяки чому підтримують­ся у них життєві процеси. Тому система функціонує як динаміч­ний природний комплекс, якому властиві саморегуляція, стій­кість, опір.

Кількість можливих зв’язків в екосистемі між її членами виз­начається за формулою: А = N*(N - 1)/2, де А - число зв’язків; N - число видів в екосистемі.

6. Зміна людиною однієї чи декількох елементів в екосисте­мі обумовлює певні перебудови в ній, завдяки чому поновлюєть­ся рівновага в системі. Досить важливим є те, що при господарсь­кому використанні екосистем необхідно правильно підтримувати історично відпрацьовані складні взаємозв’язки між середовищем та компонентами екосистем, щоб не порушити потенційну мож­ливість до саморегуляції.

Функції живої речовини

У 1928-1931рр. академік сформулював найважливіші біоге­охімічні функції живої речовини:

- енергетична функція - пов’язана з накопиченням енергії в процесі фотосинтезу, передаванням її по ланцюгу живлення та розсіюванням;

- газова функція - це здатність змінювати і підтримувати певний газовий склад середовища проживання (більшість звичай­них газів атмосфери - O₂, CO₂, H₂, CH₄ - мають біогенне похо­дження);

- концентраційна функція - речовини сконцентровані зав­дяки діяльності живих істот (карбон - у вугіллі, торфі, нафті; Са - у вапні та інших речовинах);

- окисно-відновна функція - пов’язана з інтенсифікацією під впливом живої речовини як процесів окиснення, завдяки збагачен­ню середовища киснем, так і відновлення, насамперед, у тих випад­ках, коли відбувається розкладання живих речовин за дефіциту кис­ню (окиснення і відновлення Fe, Mn, S бактеріями);

- змінна функція, завдяки біохімічній та біогеохімічній діяль­ності людини;

- транспортна функція - пов’язана з перенесенням речови­ни та енергії у результаті активного руху організмів;

- деструктивна функція - це руйнування організмами та продуктами їх життєдіяльності, в тому числі і після смерті, як реш­ток органічної речовини, так і косної речовини. Основний механізм пов’язаний з колообігом речовин;

- середовищеутворювальна функція - утворення середовища життя живих організмів;

- споживально-відтворювальна функція - визначає швид­кість (інтенсивність) процесів життя живої речовини біосфери;

- розсіювальна функція - виявляється через трофічну і транс­портну діяльність організмів та в процесі здійснення антропоген­них ресурсних циклів;

- інформаційна функція - виражається у тому, що живі орга­нізми та їх співтовариства накопичують певну інформацію, закріп­люють її в спадкових структурах і потім передають наступним по­колінням.

Крім того, згідно з вченням живій речовині притаманні і такі функції:

- здатність швидко освоювати вільний простір;

- рух: пасивний - під дією гравітаційних сил тощо, актив­ний - наприклад, проти течії води, сил гравітації, повітряного потоку;

- стійкість за життя і швидке розкладання після смерті;

- висока здатність пристосовуватися до різних умов тощо;

- надзвичайно велика швидкість перебігу реакцій у живій матерії, ніж у неживій;

- висока швидкість оновлення.

Склад і особливості біосфери

Згідно з вченням В.І. Вернадського біосфера складається з декількох компонентів, найважливішими з яких є:

1) жива речовина (рослини, тварини, мікроорганізми);

2) біогенна речовина - органічні та органомінеральні про­дукти, створені живими організмами; розрізняють:

- фітогенні - що складаються з рослинних залишків (кам’яне вугілля, бітум, горючі гази, нафта, торф, ґрунтовий гумус);

- зоогенні - ті, що складаються із залишків тваринних ор­ганізмів (крейда, вапняк та інші осадові породи);

3) нежива (косна) речовина - гірські речовини - гірські по­роди магматичного, неорганічного походження, що створюють земну кору, і вода;

4) біокосні речовини - продукти розкладу та переробки гірських та осадових порід живими організмами: осадові породи, ґрунти, мули тощо;

5) радіоактивне, електромагнітне та інші види випроміню­вання; космічна речовина (метеорити тощо).

Ці речовини утворюються у результаті взаємодії живих ор­ганізмів з неживою природою (нижні шари атмосфери, осадочні породи, глинисті мінерали, ґрунт тощо). Наприклад, ґрунт має в середньому 93 % мінеральних та 7 % органічних (живих та біо­генних) речовин.

Біосфера як середовище життя живих організмів складаєть­ся з атмосфери, гідросфери та літосфери. Саме завдяки живим ор­ганізмам та сонячній енергії відбуваються на Землі два кругообі- ги: біологічний, або малий, та геологічний, або великий. Обидва вони взаємопов’язані та являють собою єдиний процес.

2.2.4.