Що таке біосфера?
Майже сто років тому видатний вчений академік Володимир Іванович Вернадський створив вчення про біосферу. Але саме поняття, а також термін «біосфера» належать не Вернадському. Знаменитий австрійський геолог Зюсс набагато раніше назвав оболонку Землі, населену живими організмами («біо» грецькою – «живе»). На думку Вернадського, Зюсс висловив «нове, дуже велике емпіричне узагальнення, всіх наслідків якого він не передбачав».
У 1924-1926 pp. Вернадський опублікував свої перші праці про біосферу. В них він дав пояснення різноманітним фактам, спостереженням природи, намітив шляхи подальших досліджень. Вчений узагальнив усе це, і в результаті виникло цілісне вчення про біосферу. Сутність своєї концепції Вернадський пояснив так: «На земній поверхні немає хімічної сили постійно діючої, а тому і більш могутньої за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, взяті в цілому».
Біологічний кругообіг
Основою науки про біосферу були геохімічні дослідження і, насамперед, вивчені Вернадським кругообіги найпоширеніших на Землі хімічних елементів – кисню та вуглецю. Ці кругообіги в біосфері Землі відбуваються за участю організмів. Вуглець потрібний всьому живому (звичайно, разом з іншими хімічними елементами) для побудови різноманітних органічних речовин, з яких складається тіло кожного організму. Кисень необхідний для дихання, що забезпечує існування організмів. У процесі фотосинтезу, що відбувається в листі зелених рослин, вуглекислий газ і вода розкладаються – утворюється вуглець і кисень. Для фотосинтезу рослина використовує енергію сонячних променів, поглинуту зеленим пігментом – хлорофілом. Вуглець, що звільнився в результаті фотосинтезу, використовується в рослині для живої органічної речовини, а вільний кисень виділяється в атмосферу. Ним дихають різні організми. При їх диханні утворюється вуглекислий газ, який знову повертається в атмосферу. У такий спосіб кругообіги (цикли) вуглецю та кисню замикаються.
Фотосинтез (від грец. φωτο- – світло та грец. σύνθεσις – синтез, сукупність) – процес синтезу органічних сполук з вуглекислого газу та води з використанням енергії світла й за участю фотосинтетичних пігментів (хлорофіл у рослин, бактеріохлорофіл і бактеріородопсин у бактерій), часто з виділенням кисню як побічного продукту.
Кругообіги кисню та вуглецю – результат життєдіяльності організмів. Але в цих кругообігах постійно народжується нове життя. Кругообіги речовин відбуваються шляхом взаємовідносин різних організмів, що складаються у біологічний цикл. Він складається з трьох ланок:
створення у процесі фотосинтезу органічних речовин зеленими рослинами, тобто так званої первинної продукції;
перетворення первинної (рослинної) продукції на вторинну (тварину), головно шляхом життєдіяльності тварин;
руйнування первинної та вторинної біологічної продукції бактеріями та грибами.
До повного біологічного кругообігу залучаються майже всі поширені на Землі хімічні елементи. А оскільки життя існує на поверхні Землі всюди і протягом тривалого часу, цей кругообіг має найважливіше значення для нашої планети.
Вернадський вперше висловив сміливе припущення: кисень, що міститься в сучасній земній атмосфері, утворився внаслідок тривалої фотосинтетичної роботи рослинності у воді та на суші.
Володимир Іванович Вернадський (28 лютого (12 березня) 1863, Санкт-Петербург, Російська імперія – 6 січня 1945, Москва, Російська РФСР, СРСР) – український науковець та філософ. Природознавець, засновник геохімії, біогеохімії та радіогеології, вчення про біосферу, ноосферу, космізм.
Роботі зелених рослин було надано найважливіше геологічне значення. Завдяки фотосинтезу утворилися майже всі органічні речовини на земній поверхні. Рослини дали можливість усьому живому дихати, вони створили умови існування та розвитку більшості організмів Землі. Більше того, рослини разом з іншими організмами докорінно перетворили весь вигляд нашої планети.
З цієї простої, але геніальної ідеї було зроблено інші наукові висновки, що становлять зміст вчення про біосферу. «Докладаючи нову мірку вивчення життя, зовсім відмінну від звичайної, – пророчо писав Вернадський, – ми підходимо до явищ і перспектив, досі небачених».
Розвиток вчення про біосферу
Як часто бувало в історії науки, глибокі творчі можливості і важливі наслідки вчення про біосферу виявилися не відразу. Спочатку лише учні Вернадського (Виноградов та інші) продовжували розробляти висунуті ним ідеї. Однак поступово вчення про біосферу все глибше проникало у раніше сформовані науки, і перш за все в геологію, географію і біологію. Дедалі більше вчених – представників цих наук – почали переглядати колишні наукові уявлення чи висувати нові, засновані на вченні про біосферу. Це вчення дуже вплинуло на розвиток географії і біології.
У галузі географічних наук вчення про біосферу спиралося на ґрунтознавство Докучаєва, що виникло в другій половині минулого століття. Сам Вернадський вважав себе учнем Докучаєва. Докучаєв дав наукове визначення ґрунту як мінерального субстрату, глибоко перетвореного життям: мікроорганізмами, рослинами та тваринами. Серед найбільших радянських ґрунтознавців, які розробляли докучаєвське ґрунтознавство на біогеохімічній основі, чимало послідовників Вернадського, наприклад Полинов та його учні.
Через докучаєвське ґрунтознавство до вчення про біосферу прийшло багато радянських географів. Берг, розвиваючи ландшафтознавство, дуже близько підійшов до сучасних поглядів на природні екосистеми як єдність угруповань живих істот і середовища їх проживання на певній території. Екосистема – це основний елемент земної біосфери.
Радянський геоботанік Сукачов був творцем біогеоценологічного спрямування. Цей напрямок вивчає структуру природних груп організмів – їх угруповань, біологічну продуктивність та їх зв’язок із факторами середовища. Радянські зоологи Кашкаров та інші збагатили цей напрямок наукових досліджень. Вони вивчали харчові (трофічні) зв’язки між рослинами та тваринами, а також між самими тваринами.
Радянський географ Григор’єв розвинув уявлення про так звану географічну оболонку Землі (на нашу думку не коректна назва, оскільки оболонка Землі не може бути географічною, бо географія – це наука, а якщо так, то тоді географічна оболонка – це наукова оболонка). Вирішальну роль у формуванні місцевих особливостей оболонки Землі він відвів балансам (співвідношенням) тепла, що надходить із сонячною радіацією, та атмосферної вологи. Григор’єв доповнив геохімічний підхід до вивчення біосфери геофізичним підходом. Це був великий крок уперед у розробці вчення про біосферу.
Отже, можна зробити висновок: основа сучасного вчення про біосферу, а також багато важливих аспектів цього вчення набули величезного значення у світовій науці.
На основі: Герасимов, И.П. (1976). Биосфера Земли. Москва : Педагогика, 96.
