Біосфера

Екологія: біологія взаємодії. 2.01. Біосфера

Розділ 2. Біосферологія
Біосфера — оболонка Землі, що перетворюється діяльністю живих організмів. Альтернативне трактування (біосфера як оболонка Землі, в межах якої зустрічаються живі організми, «поле існування життя» за В. І. Вернадським) виявляється набагато менш корисним. В.І. Вернадський ввів поняття «жива речовина» — сукупність всіх живих організмів, що розглядається як єдине ціле. Область поширення живої речовини охоплює всю гідросферу, верхні шари літосфери і нижню частину атмосфери, але основна концентрація живих організмів спостерігається в приповерхневому шарі суші і океану.

Екологія: біологія взаємодії. 2.02. Ноосфера

Ймовірно, основним автором поняття «ноосфера» був П'єр Тейяр де Шарден, французький священик і вчений-еволюціоніст. Тейяр був членом чернечого ордену єзуїтів, і тому висловлювані ним публічно ідеї були обмежені дисципліною ордена. Керівництво ордена єзуїтів не перешкоджало палеоантропологічним дослідженням Тейяра, але було стурбоване тим, щоб він, як священик і член ордена, не висловлював погляди, що ревізують християнство. Внаслідок цього ідею ноосфери, яка народилася у Тейяра, оприлюднив в 1927 році його друг, філософ і математик Едуард Леруа. Як підкреслювали Тейяр і Леруа, важливим джерелом цієї ідеї стали лекції з геохімії, які В.І. Вернадський читав в 1922-1923 рр. в Парижі. Надалі уявлення про ноосферу незалежно один від одного розробляли і Тейяр, і Вернадський.

Екологія: біологія взаємодії. 2.03. Гіпотеза (метафора) Геї

У 1972 році Джеймс Лавлок і Лінн Маргуліс запропонували так звану «гіпотезу Геї» — уявлення про Землю як про сверхорганизм, який підтримує свій гомеостаз. Як вказував пізніше Лавлок, вони з Маргуліс незалежно прийшли до думок, які раніше висловлювали і Джеймс Хаттон в XVII столітті, і Володимир Вернадський в XX столітті. Звичайно, для оцінки цієї точки зору важливо, що розуміється під терміном «сверхорганизм». Профанне розуміння концепції ієрархічної організації біосистем призводить до невірного висновку, що всі рівні мають бути влаштовані однаково. Достатньо задуматися про принципові відмінності організмів, популяцій, угруповань і екосистем, щоб зрозуміти, що вищий рівень зовсім необов'язково буде схожий на нижній. Уже в силу цього, «гіпотеза Геї» є швидше «метафорою Геї», при якій відбувається порівняння планети з організмом. Ця метафора корисна вже хоча б тим, що звертає увагу дослідників на пошук механізмів планетарної регуляції.

Екологія: біологія взаємодії. 2.04. Біогеохімічні цикли

Біогеохімічним циклом (БГХ-циклом) називається сукупність відносно замкнутих шляхів перетворення та переміщення речовин через живі організми і середовище їх проживання. Біогеохімічні цикли називаються так тому, що в їх забезпеченні беруть участь як біологічні, так і геохімічні процеси. Звичайно, зовсім необов'язково, щоб, пересуваючись по БГХ-циклу, елементи рухалися по якомусь колу. Однак у міру переходу з однієї молекули в іншу в складі організмів і навколишнього середовища один і той же атом може раз по раз повертатися в якийсь певний стан. В цьому і проявляється циклічність біогеохімічних процесів. У складі БГХ-циклів фонди і потоки. Фонди — сукупності речовин, що містять розглянутий елемент в певній формі. Потоки — шляхи перетворення елемента, що переводять його з одного фонду в інший.

Екологія: біологія взаємодії. 2.05. Джерела енергії для БГХ-циклів

Переміщення елементів в біосфері забезпечується завдяки трьом основним джерелам енергії ( «приводним ременям» для БГХ-циклів):
— енергія Сонця, перетворена гидросферою і атмосферою в гідрологічному циклі;
— енергія Сонця, накопичена в органічних речовинах в ході фотосинтезу;
— хтонічна енергія, тобто материнська енергія Землі; завдяки їй переміщення тектонічних плит і вулканізм забезпечують цикл перетворення гірських порід, підіймають речовину надр туди, де вона стає доступною для водної, вітрової та біологічної ерозії.

Екологія: біологія взаємодії. 2.08. Біогеохімічний цикл Сульфуру

Сульфур — досить поширений (п'ятнадцятий по хімічній поширеності) в земній корі елемент, що зустрічається в різних ступенях окислення. Вона є необхідним компонентом білків (0,8-2,4%), в які входить в складі сульфогідрільних груп (-SH) і дисульфідних (-S-S-) груп. При руйнуванні органічних речовин Сульфур виділяється у відновленій формі з виділенням газу, що має неприємний запах, — сірководню. Цикл Сульфуру відчуває серйозний вплив з боку людини. Спалювання речовин, що містять Сульфур (як-от бурого вугілля), призводить до викиду в атмосферу оксиду Сульфуру SO2. Ця сполука є токсичною й сама по собі та, крім того, є однією з причин кислотних дощів

Екологія: біологія взаємодії. 2.09. Біогеохімічний цикл Фосфору

2.09. Біогеохімічний цикл Фосфору

БГХ-цикл Фосфору є значно гірше зарегульованим, ніж тільки що розглянуті цикли Карбону і Нітрогену, тому що у Фосфору відсутній обмінний фонд в атмосфері. Фосфор — головний елемент, який контролює продуктивність водних угруповань. На прикладі експерименту з половинами ставка, де в одну його частину, відокремлену пластмасовою перегородкою, вносили сахарозу і нітрати, а в іншу — ще і фосфати, показана роль фосфатів в цих спільнотах. Друга половина зацвіла, перша ні. Знесення фосфатів з полів у водойми призводить до їх евтрофікації (підвищення «кормності» на противагу оліготрофності — «малокормності»), що може призводити до їх заболочування.

Екологія: біологія взаємодії. 2.10. (доповнення) Еволюція Всесвіту, Сонячної системи й Землі

Вся відома нам історія Всесвіту — це історія його розширення. В ході цього розширення в ньому виникли елементарні частинки, атоми (водню) і зібрані силою гравітації зірки. В зірках речовина досягає такого ступеню стиснення і нагрівання, що в них починаються термоядерні реакції – злиття ядер легких елементів. Таким чином, найрозповсюдженіша термоядерна реакція у Всесвіті — утворення ядер Гелію в результаті злиття ядер Гідрогену. При злитті ядер елементів першої половини таблиці Менделєєва (до Феруму) відбувається вивільнення енергії. Ця енергія виділяється безперервно і не дає зорям стиснутися. Будь-яка зірка (і наше Сонце) балансує між двома процесами — гравітаційним стисненням і розширенням через виділення термоядерної енергії.

Екологія: біологія взаємодії. 2.11. (доповнення) Що таке життя?

Ми пропонуємо наступне визначення феномену життя. 

Життя — це підтримка та відтворення характерних високовпорядкованих структур, які вдосконалюються в ході еволюції та здійснюються відповідно до внутрішньої програми завдяки зовнішнім джерелам речовини й енергії.

Екологія: біологія взаємодії. 2.13. (доповнення) Геохронологічна шкала

Для опису історії земного життя необхідно мати шкалу, що дозволяє описувати відповідні проміжки часу. Як вивчають цю історію? За послідовністю осадових порід. Взаємна послідовність порід визначається за характером їх залягання і за складом копалин, які містяться в них. Численні в минулому групи організмів, які залишали добре збережені залишки (раковини, зуби, луску тощо), набувають великого значення для визначення віку порід і називаються керівними копалинами. Узгоджена послідовність порід різного віку і відповідних їй проміжків історії Землі називається геохронологічною шкалою

Екологія: біологія взаємодії. 2.14. (доповнення) Деякі етапи історії земного життя

Розвиток життя призвів до докорінного перетворення земної поверхні. Що ми побачимо, озирнувшись довкола себе за межами людських поселень? Той чи інший ландшафт, вкритий характерною для кожного регіону рослинністю. У переважній більшості місць гірські породи вкриті шаром ґрунту. Подекуди земну поверхню прорізають водотоки — струмки й ріки. Тварини помітні набагато менше, ніж рослини, але, придивившись до рослинності, ми майже напевно побачимо комах, а звівши очі догори, помітимо птахів на тлі блакитного неба. Що у цій картині є наслідком населеності нашої планети? Все! Освоюючи сушу, життя суттєво змінило її. Навіть блакитний колір неба є наслідком накопичення в атмосфері кисню. Результатом дії живих організмів є ґрунт. Він утримує на поверхні суші воду й біогени у формі, оптимальній для їх споживання організмами.

Екологія: біологія взаємодії. 2.15. (доповнення) Венера, Земля, Марс

У процесі виникнення зоряних систем частина речовини, яка утворює планети, розподіляється нерівномірно. Планети, які розташовані до зірки ближче, складаються зі щільніших речовин. За своїм висхідним складом і властивостями Земля близька до двох планет-сусідок — Венери та Марсу. До числа планет земної групи входить і Меркурій, але ця невелика планета розташована настільки близько від Сонця, що умови на її поверхні не мають нічого спільного із земними.
Ми можемо тільки порадіти, що, розташована між «закляклим» Марсом і «гарячечною» Венерою, наша рідна Земля надає для життя цілком належні умови.

Екологія: біологія взаємодії. 2.16. (доповнення) Пошуки життя в Сонячній системі

Головний кандидат у пошуках позаземного життя, звісно, Марс. В минулому він дуже нагадував Землю, і навіть зараз, вірогідно, зберігає умови, необхідні для існування найпростіших форм життя. Але пошуки життя у Сонячній системі не обмежені цією планетою. Привертає до себе увагу Титан, найбільший супутник Сатурну (розмір цього супутника більший за розміри Плутону і Меркурія). На поверхні Титану розташовані моря і течуть річки, в його щільній атмосфері розташовані хмари, з яких ідуть дощі. Для оптимістів, які мріють про життя на інакшій, ніж водно-карбонова, основі, Титан дає багату поживу для фантазії. Дуже цікава, з точки зору пошуку життя, Європа, супутник Юпітеру. Її поверхня вкрита кригою, під якою, вочевидь, міститься океан рідкої води! Іо, ще один супутник Юпітеру, цікавий з точки зору своєї геології. Нарешті, певний інтерес, із точки зору пошуку життя, викликає і сам Юпітер

Екологія: біологія взаємодії. 2.17. (доповнення) Антропний парадокс

За аналогією з цими формулюваннями можна запропонувати «дуже сильний принцип антропності», одним з можливих варіантів якого є й антропний принцип участі: «Існування Всесвіту, людства і кожної людини — взаємопов'язані частини одного процесу». На теперішньому етапі довести це твердження неможливо. Воно зовсім не передбачає (хоча і не виключає) апеляції до Бога. Як мінімум, воно відбиває тісний зв'язок між власним буттям і можливістю пізнання Всесвіту, відбитий у психіці кожної людини («Cogito, ergo sum», «Мислю — отже існую» — Рене Декарт). Парадоксальність запропонованого «дуже сильного» формулювання є не більше парадоксальності нашого буття.