Курс лекцій для студентів неекологічних спеціальностей

Інший клас матеріальних моделей складають реальні об’єкти природи, спеціально виділені для вивчення в природному середовищу.

Більш широко в екології використовують абстрактні моделі. Це можуть бути вербальні, графічні, математичні моделі.

 

Мета теми: Досягнути розуміння студентами поняття «Біосфера;, потоку енергіі в ній і ефективності перенесення, біогеохімічних циклів, факторів навколишнього середовища і принципів їх дії, місця людини в Біосфері.

1. Біосфера, поняття, структура її, основна відмінність від других сфер Землі. Шість типів речовин, з яких сформована біосфера.
2. Газова частина Біосфери, її роль.
3. Гідросфера, її значення в Біосфері.
4. Літосфера, грунт і його значення.
5. Джерела потоку енергії на Земній Кулі.
6. Сонячна енергія, потік енергії в Біосфері, ефективність перенесення енергії в живій речовині.
7. Біогенна міграція хімічних елементів, біогеохімічні цикли, їх значення в колообігу біогенних елементів.
8. Біогенні хімічні елементи.
9. Основні типи міграції в межах геосфер, їх значення.
10. Поняття «середовище», основні середовища живих організмів.
11. Екологічні чинники, види їх.
12. Абіотичні чинники, дія їх на живі організми: зона оптимуму, зона песимуму, діапазон стійкості. Закон обмежувальних чинників.
13. Температура, розподіл тепла на Землі. Види температурних змін у середовищі, критерії для оцінки температурного режиму.
14. Вода, значення для Біосфери і для живих організмів.
15. Світло, значення для рослин і тварин.
16. Хімічні чинники.
17. Комплексні чинники: кліматичні, орографічні (рельєф), елфічні (грунтові)
18. Біотичні чинники: фітогенні, мікробогенні, зоогенні, антропогенні.
19. Місце людини в Біосфері.

Німецький вчений Е. Зюсс у 1875 році виділив в межах Земної Кулі декілька структурних частин – оболонок, назвавши їх геосферами. Це атмосфера, гідросфера і літосфера. Частина Землі, де існує життя, отримала назву «Біосфера».

Біосфера (грец. біос – життя, сфера – оболонка) – оболонка Землі, в якій існує життя. Більшість сучасних екологів розуміють біосферу як об’єднання усіх живих організмів, що знаходяться у взаємозв’язку з фізичним середовищем Землі.

Структура Біосфери. Об’єм біосфери становить 0, 4% об’єму планети. Важливою особливістю біосфери є її злитність з іншими геосферами Землі. Біосфера розміщена в межах атмосфери, гідросфери та частини літосфери. Загальна протяжність біосфери за радіусом Землі складає близько 40 км. Біосферу складають:

• нижня частина атмосфери (від поверхні Землі до озонового шару, за В. І. Вернадським – променева межа – до висоти 25 – 30 км) ;
• вся гідросфера (до найбільшої глибини 11030 м – Маріанська улоговина в Тихому океані) ;
• верхня частина літосфери, де вода перебуває в рідкому стані (за В. І. Вернадським – термічна межа, за різними авторами від 5 до 25 км).

Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших сфер Землі, зосереджена в порівняно невеликому прошарку, який отримав назву «біострома». Біострома лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться до 98% всієї живої речовини планети.

Усі ці частини геосфер Землі об’єднуються в єдину оболонку життя живими організмами, які не лише існують в біосфері а й є її творцями. В. І. Вернадський писав: «Біосферу можна розглядати як простір над земною корою, зайнятий «трансформаторами», що перетворюють космічне випромінювання на корисну земну енергію – електричну, механічну, хімічну, термічну та інші».

Наш співвітчизник В. І. Вернадський був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому зовсім різні, на перший погляд, процеси у трьох зовнішніх сферах Землі – літосфері, гідросфері й атмосфері – тісно пов’язані між собою.

Всесвітню славу вченому принесли створені ним вчення про біосферу та ноосферу. Вернадський одним із перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на всі три зовнішні оболонки Землі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Це дало йому поштовх до створення всеохоплюючої теорії біосфери, тобто тієї частини зовнішніх оболонок нашої планети, яка безпосередньо пов’язана з існуванням життя на Землі.

В. І. Вернадський (1934) дав таке визначення біосфери: «Біосфера являє собою оболонку життя – область існування живої речовини. «

В. І. Вернадський виділив шість головних типів речовин, із яких сформована біосфера:

1. Жива речовина – сукупність усіх існуючих на Землі рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів;
2. Біогенна речовина – продукт життєдіяльності організмів (торф, крейда, горючі сланці, вугілля і т. п.).
3. Нежива (косна) речовина – в утворені якої живі організми не брали участі (гірські породи та мінерали) ;
4. Біокосна речовина – продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (грунт) ;
5. Радіоактивна речовина – радіонукліди калія, урану, торію, які зумовлюють існування радіогенної теплоти, та продукти їх розпаду;
6. Космічна речовина – космічний пил та метеорити.

Газова частина біосфери представлена атмосферою. Основу атмосфери складає азот (78% за об’ємом), у значній кількості представлений кисень (20, 95%), вуглекислий газ (до 0, 04%) та до 10 інертних газів загальною кількістю до 1%. В атмосфері завжди присутня водяна пара, основна маса якої утворюється при випаровуванні з поверхні океану та суходолу. З висотою газовий склад атмосфери майже не змінюється, тільки помітно зменшується кількість водяної пари.

В екваторіальних широтах атмосфера нагрівається більше, ніж у високих широтах, що призводить до глобального переміщення повітряних мас, які в свою чергу визначають клімат.

Для біосфери важливий озоновий шар атмосфери, що розташований на висоті 20-25