Биосфера

Какво е биосфера?

Казано накратко, биосферата представлява всички живи организми на Земята, които непрекъснато обменят вещества и енергия в околната среда, и я променят.

Къде живеят организмите?

Планетата ни има няколко слоя, които са литосферата, хидросферата и атмосферата. Всяка една от тях в по-голяма или по-малка своя част е населена с организми. Изследванията на учените са показали, че хидросферата е изцяло населена. Организми са намерени и в най-големите дълбочини на Марианската падина в Тихия океан, на повече от 11 000 метра. В атмосферата се срещат дребни паячета, спори, цветен прашец и др. до 20 километра височина. В литосферата организмите проникват до малка дълбочина - в пукнатини до 1200 - 1500 метра. Или общо животът се среща на Земята в слой, дебел около 30 километра.

Тези части на земните слоеве, където са разпространени организмите, са силно променени от тях. В атмосферата например има свободен кислород благодарение на фотосинтезиращите растения. Части от литосфераа са превърнати от взаимодействието ѝ с живота в почва. Водата е богата на органични вещества, които също са продукт на живота.

Следователно там, където е разпространен животът, земните слоеве са изменени от организмите и заедно с тях образуват биосферата.

Откъде идва понятието биосфера?

Понятието биосфера е употребено за пръв път през миналия век от френския учен Ж. Б. Ламар, а по-късно и от австрийския геолог Х. Зюс. То обаче влиза в науката едва след системните изследвания на съветския учен В. Вернадски. Според него биосферата е единство на живите организми и околната среда. Биосферата включва не само живите организми, но и всички минерални вещества, които участват в изграждането на организмите или са техен продукт. Залежите от каменни въглища, варовиковите пластове в планините, изградени от черупките на мекотели и фораминифери, почвата, както и организмите са части от биосферата.

Биосферата като екосистема

Биосферата може да се разглежда като една огромна екосистема. Тя се отличава с пълната си независимост по отношение на материята, тъй като в нея се извъшрва изцяло биогенен кръговрат на веществата. Биосферата е най-интензивно развита на границата между отделните земни обвивки. Такова гранични зони са почвата и повърхностните слоеве на водата.

Еволюция на биосферата

Еволюцията на биосферата не може да се разглежда откъснато от произхода на Земята, Слънчевата система и нашата Галактика - Млечния път. Тя има няколко етапа.

Първи етап на еволюцията на биосферата

Първият етап на еволюцията на биосферата обхваща произхода и химичната еволюция на елементите още преди появата на земята.

Възникването на разнообразни химични елементи и съединения е сложен и закономерен процес. Той е предпоставка за възникването на живота. За това обаче е необходима и подходяща планета, която да отговаря на редица условия. Тя не трябва да бъде нито много голяма, нито много малка. Орбитата на планетата трябва да е почти кръгова и да не се отдалечава и приближава много до Слънцето. Върху планетата трябва да има голямо разнообразие от елементи, да има течна вода и т.н. На всички тези условия отговаря Земята и върху нея закономерко възниква живот.

Втори етап на еволюцията на биосферата

Вторият етап на еволюцията на биосферата е произзходът на живота. Океанът на Земята бил идеалната среда за възникването на живота. Сравнително постоянната темперетура на водата, устойчивият минерален състав, подвижността на водата, което помага за пренасяне на различните вещества, непропускливостта за убийственото лъчение на Слънцето и други са необходимите условия за възникване на живота. Това станало преди около 4 милиарда години. Много важен е въпросът, дали възникването на живота е свързано с появата на една определена категория организми. Както знаем, че животът е невъзможен без извършването на кръговрат на веществата, трябва да приемем, че кръговратът е съществувал още от самото начало на възникване на живота. И наистина учените смятат, че още от началото са възникнали такива групи организми, които могат да осъществяват кръговрат на веществата. Знае се, че фотосинтезиращите организми са възникнали по-късно. Как преди тяхното появяване обаче е ставала синтезата на органичните вещества?  Слънчевото лъчение, което е носител на огромна енергия, достигайки повърхността на океана, разрушавало молекулите на мета, амоняка, сероводорода и други вещества и от тях се синтезираи молекули на органични вещества. Някои от тези молекули можели да присъединяват към себе си други, уголемявали се, разкъсвали се, частите им често се разпадали, но понякога се запазвали и на свой ред присъединявали други към себе си.

Така се заражда животът, като сложни органични молекули, способни да се хранят (присъединяват други молекули), да растат и да се размножават (да се разкъсват на части).

Следователно в този начален период образуването на органичната материя ставало с помощта на енергията на Слънцето. "Продуцентът" не бил живо същество.

Едновременно с всички тези процеси обаче протиал и друг процес. Слънчевото лъчение разрушавало водните молекули, при което се освобождавал кислород. Дълго време този кислород веднага се свързвал с различните химични елементи на Земята и не оставал свободен. През това време се зародил и се появил животът. С течение на времето обаче в атмосферата започнал да остава свободен кислород. Пак под въздействието на същото лъчение той се превръщал в озон, който се натрупвал постепенно в атмосферата на височина около 30 километра. Този озонов слой постепенно започнал да става все по-гъст и да спира проникването на това лъчение на Слънцето до Земята.

Настъпил критичен за живота период. Намаляването на слънчевото лъчение довело до намаляване синтезата на органични вещества в океана. Животът трябвало или да загине, или да се приспособи да използва лъчи, които не се задържат от озоновия слой. Част от организмите се приспособили към тези условия и станали първите продуценти на органични вещества. Появили се растенията. Заедно с тях продължила еволюцията и на хетеротрофните организми, от които се развили по-нататък животните.

Така в общи линии протекли началните етапи в развитието на биосферата. Важно е да се отбележи, че още с възникването си животът бил свързан с кръговрата на веществата и под негово въздействие неорганичната среда започнала да се променя. Така животът и неорганичната среда се свързват в единство.

Често задавани въпроси