Введение.

        Планета Земля существует уже очень много лет. За этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно протекали сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась кислородосодержащая атмосфера, развились высокоорганизованные животные и растения.

     Биосфера  играет ключевую роль в существовании  жизни на Земле. Знания о биосфере сегодня как никогда актуальны и необходимы. Человек вышел за пределы возможностей биосферы и активно преобразовывает ее. В большинстве случае подобные преобразования крайне негативно сказываются на самой биосфере.

     Сегодня необходимо создание концепции сохранения биосферы, ее охраны. Только направляя усилия на сохранение природной среды хотя бы в том виде, какая она есть сейчас, мы сможем сохранить на планете условия для существования человечества.

     Отдельные разделы учения пользовались за последние  годы большой популярностью, а другие оставались в тени. О биосфере пишут  специалисты, знатоки конкретных наук, со своих частных позиций.

        До сих пор часть ученых  продолжает толковать биосферу  по-своему, понимая это научное  понятие своеобразно: скажем, как  совокупность всех организмов. Ясно, что подобные «двойные» и «тройные»  толкования одного и того же  термина создают излишнюю неразбириху.  А ведь в учении о биосфере речь идет о той части нашей планеты, которая пронизана солнечными лучами и жизнью. Биосфера определяет изменчивый и прекрасный облик Земли, соединяет в своем лоне все живое и освещает изнутри светом человеческого разума. 
 
 
 

     1.Понятие биосферы. Основа организации.

           Биосфера  (Biosphere)   –  от  греческого Bios   –  жизнь  и Sphaira   –  шар. 

           Термин  «биосфера»  был впервые  введен в науку в начале  XIX  века французским естествоиспытателем Ламарком  (1711-1829).  Ламарк под биосферой понимал «область жизни», не расшифровывая этого понятия. Позднее, в конце XIX века, австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831-1914) стал рассматривать  Землю как планету, имеющую в  своем строении геологические оболочки.  Приповерхностную часть планеты Зюсс выделил как самостоятельную оболочку, где обитает жизнь,  и также как Ламарк, назвал её биосферой.  Это был новый шаг в представлениях и о строении планеты Земля, и о понимании термина «биосфера» .¹

        Термин биосфера был введен  для обозначения общего облика  поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы – живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) – сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы – сообщества животных, растений, микроорганизмов. В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней. Живое вещество выполняет системообразующую роль в суперсистеме жизни – биосфере. Живое вещество – это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере. Живое вещество существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров, объединенных в системы различного уровня. Традиционно выделяют следующие уровни организации жизни: особь (организм) – популяция – биоценоз – биогеоценоз (экосистема) – биосфера.

2.Биосфера и космические циклы.

     Биосфера  – живая открытая система. Она обменивается энергией и веществом с внешним миром. В данном случае внешний мир – это безбрежное космическое пространство.

     Извне на Землю приходят солнечное и  электромагнитное излучение; так называемый солнечный ветер, представляющий собой  сгустки плазменных облаков, непрерывно испускаемые Солнцем с переменной интенсивностью; галактические и солнечные космические лучи, а также потоки метеоритов.

     От  Земли в космос уходит собственное  тепловое излучение, часть обратного рассеянного излучения Солнца (альбедо), а также потоки вещества верхней атмосферы Земли.

     Таким образом, взаимодействие «биосфера–космос»  представлявляет собой сложную  динамическую систему, находящуюся  в состояню подвижного равновесия.

     Земные  явления бесчисленными нитями связаны  с физическими процессами, протекающими в космическом пространстве. Во-первых, во многих земных явлениях находят свое отражение общие закономерности космического порядка. Во-вторых, существует целый ряд непосредственных связей и зависимостей, определяющих влияние тех или иных космических факторов на нашу планету, в том числе и на биосферу. Таких факторов очень много.

     Например, в результате вращения Земли дважды в сутки наблюдаются морские  приливы и отливы под действием  гравитационного притяжения Луны. Ясно, что это явление важно для обитателей приморских районов Земли.

     Положение Земли в пространстве относительно Солнца приводит к суточной смене дня и ночи и естественной смене времен года в разных районах Земли, что влияет на все стороны жизни биосферы.²

3.Основные функции биосферы.

        В связи с тем, что жизнь  опосредует все другие планетарные  процессы, необходимо уяснить, чем же живые организмы отличаются от остальных природных тел и почему область, занятую жизнью, выделяют в особую оболочку – биосферу.

        Особенность живых объектов заключается  не только в ускорении химических реакций, но и в том, что некоторые реакции при нормальных температурах и давлениях вне организмов вообще не происходят. Снижение температуры окисления обеспечивается наличием в организмах особых катализаторов (ферментов), ускоряющих протекание химических процессов.

        В целом взаимодействие живой  -неживой компонент определяется биогеохимическими функциями биосферы.

     Биогеохимические  функции живого вещества в биосфере 

        Биосфера является глобальной  экосистемой.  Планетарной биоте  принадлежит центральное место  в глобальной экосистеме и  что живое вещество не рядовой компонент природной среды, а выступает в ней в роли надкомпонента, по состоянию которого следует судить о биосфере в целом.

        На основе изложенного выше  можно заключить, что живое  вещество биосферы, подразделяемое  на растения, животные, грибы и  микроорганизмы,   имеет существенное  значение как единая сила, преобразующая  поверхность планеты. 

        Из закона вытекает, что биоту  Земли нельзя рассматривать лишь  как структуру, возобновляющие  экологические ресурсы. Способность  живого вещества оказывать преобразующее  действие на окружающую среду  и определенным образом организовывать ее, свидетельствует о его обладании функциями управления.

        В результате осуществления этих  функций биосфера обладает свойством саморегуляции, позволяющими по некоторым показателям и особенностям оставаться постоянной даже на весьма длительные промежутки времени. В основном эта особенность связана со средним химическим свойством и массой живого вещества биосферы, так как живая часть неизменно составляет определенную долю массы всей биосферы. Только при этом условии на протяжении длительных периодов существования биосферы не нарушается постоянство химических процессов приповерхностной части литосферы, в которой выражается химическое действие жизни. Следовательно, с момента образования биосферы жизнь уже должна состоять из многочисленных и разнообразных форм, имеющих различные функции.

        Биохимические функции можно  классифицировать и по основным (ведущим) химическим элементам. 

        Так, кислородно-углеродная функция осуществляется зелеными растениями. Практически весь кислород возник в результате деятельности организмов путем разложения молекул углекислоты.

        Углекислотная функция, независимо от кислородной, осуществляется всеми живыми организмами, в том числе и бактериями. В результате их деятельности образующийся газ, растворяясь в водах, оказывает огромное влияние на миграцию большинства химических элементов.

        Озонная и перекисьводородная функции заключаются в продуцировании сильных окислителей – озона и перекиси водорода.

        Азотная функция заключается в накоплении азота в результате жизнедеятельности микроорганизмов и других биогенных процессов.

        Углеводородная функция обеспечивается в бескислородной среде при микробиологическом разложении органических остатков, что приводит к образованию метана и других углеводородов.

        Сероводородная функция обеспечивается также в бескислородной среде, содержащей органические остатки и сульфаты, сульфатредуцирующими бактериями, разлагающими органические вещества и сульфаты с выделением углекислого газа и сероводорода.

        Водородная функция заключается в образовании в бескислородной среде водорода при разложении органических остатков бактериями.

        Важно осознать, что нет организма,  который один мог бы исполнять  все биогеохимические функции.  Исключено также и то, чтобы  в ходе геологического времени происходила смена организмов, замещающих друг друга в исполнении какой-либо одной биогеохимической функции, без изменения ее самой. Только со времени появления в биосфере цивилизованного человечества один организм оказался способным одновременно вызывать разнообразные химические процессы, достигая этого разумом и техникой, а не физиологической работой своего организма.³

4.Экологическая структура биосферы.

Оставляя для  размножения те или иные особи  и, следовательно, их генотипы, естественный отбор сохраняет способы интеграции внешней информации, то есть конкретные фенотипы. Особь - основной субстрат жизни, в котором накапливается наследственная информация, исторический опыт. Особь - это в первую очередь лаборатория новообразований. Популяция - первичная ячейка действия естественного отбора. Биогеоценоз - первичная ячейка эволюции. В нём содержатся все основные компоненты биотического круговорота. Биосфера - многокомпонентная саморегулирующаяся система, сохраняющая относительную устойчивость и способность прогрессивно развиваться. Новое появляется в особи, а его конечная судьба и значение определяются положением вида в биосфере.⁴

     5. Влияние магнитных полей на космический характер биосферы.

        Существенную роль в космических  и планетарных механизмах биосферы играют электромагнитные поля, что связано с такими фундаментальными свойствами живого вещества, как устойчивое неравновесие, соответствующее законам Вернадского — Бауэра, которые были сформулированы раньше как биохимические принципы. Состояние устойчивого неравновесия, характеризующее сущность живого вещества, служит основой для проявления принципа биологического усиления слабых воздействий, имеющего первостепенное значение для информационного взаимодействия электромагнитных полей с биосферой, особенно с биосистемами.

        Биосфера погружена в океан  электромагнитных полей космического, земного и биогенного происхождения.  Электромагнитный спектр биосферы  изменялся в широких пределах: от вековых, сезонных до суточных  изменений электрических и магнитных полей и даже до гамма-излучений. Практически все процессы жизнедеятельности связаны с электромагнитными полями, диапазон которых лежит в широком интервале длин волн. Многие фундаментальные биологические процессы невозможны без переноса электрических зарядов, вызывающих магнитное поле, поэтому любой организм представляет собой генератор электромагнитных сигналов.

        Электромагнитные поля имеют  информационное значение в популяции биосистем. Электромагнитный фон биосферы является эволюционным фактором, который влияет на биологические ритмы. Космические излучения, генерируемые ядром Галактики, нейтронными звездами, ближайшими звездными системами, Солнцем и планетами, пронизывают биосферу и все в ней. В этом потоке разнообразных излучений основное место принадлежит солнечному излучению, которое обусловливает существенные черты функционирования механизма биосферы, космопланетарного по своему существу. В.И. Вернадский пишет об этом следующее: «Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена биосфера. В значительной мере биосфера является проявлением его излучений. Она составляет планетный механизм, превращающий их в новые разнообразные формы земной свободной энергии, которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты. И если ультрафиолетовые и инфракрасные лучи Солнца косвенно влияют на химические процессы, то химическая энергия в ее действенной форме получается из энергии солнечных лучей при помощи живого вещества — совокупности живых организмов, выступающих в качестве преобразователей энергии. Это значит, что земная жизнь отнюдь не является чем-то случайным: она входит в космопланетарный механизм биосферы».⁵

6.Учение Вернадского о биосфере.

         Существуют два основных определения  понятия «биосферы»,  одно из  которых как совокупности всех  живых организмов на Земле  известно со времени появления  в науке данного термина. В.  И. Вернадский (1863-1945 гг., сов. ученый, основатель геохимии,  биогеохимии,  радиогеологии),  изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул новый принцип – принцип неразрывной связи живого и неживого, понимая биосферу как «сферу единства живого и неживого». Он придерживался точки зрения, что жизнь зародилась вместе с формированием Земли и считал, что нет убедительных научных данных, свидетельствующих о том, что живое когда-либо не существовало на нашей планете.

         Под биосферой В.И. Вернадский  понимал тонкую оболочку Земли,  в которой все процессы протекают  под прямым воздействием живых  организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы в диапазоне от 10 км в глубь Земли до 33 км над Землей. Занимаясь им же созданной биогеохимией, изучающей распределение химических элементов по поверхности планеты, он пришел к выводу что нет практически ни одного элемента таблицы Менделеева (Д.И. Менделеев, 1834-1907  гг., российскийученый,  химик),  который не включался бы в живое вещество. Он также подчеркивал важное значение энергиии и называл живые организмы механизмами превращения энергии.⁶

7.Биосфера – глобальная экосистема.

     Экосистемой является система взаимодействия живых  организмов и среды их обитания. Экосистемы бывают различных уровней  сложности и размеров. Меньшие  экосистемы входят в состав более  крупных, те – в свою очередь в  еще более крупные. Макроэкосистемы (материки, океаны и т.д.) формируют  глобальную экосистему – Биосферу.

     Для биосферы характерен круговорот энергии, обусловленный разными трофическими ролями продуцентов, консументов и редуцентов. Это один из ключевых признаков экосистемы, который обеспечивает стабильность экосистемы.

     Для биосферы характерны все свойства экосистем:

• Биосфера включает в себя живые организмы, населяющие Землю, а также среду их обитания: океаны, сушу, атмосферу.
• В биосфере существуют круговороты вещества: большой (океан-суша) и малый (живое – косное вещество).
• В биосфере присутствуют все три участника трофической цепи: продуценты, представленные автотрофами; консументы (гетеротрофные организмы), и редуценты (гетеротрофные организмы, разлагающие органическое вещество)
• Биосфера, как экосистема, обладает стабильностью, и потенциально бессмертна, пока существуют продуценты. Среди всех экосистем биосфера, как самая крупная, обладает наибольшей стабильностью.

     Исходя  из этого биосфере является экосистемой. Так как биосфера объединяет в себе все экосистемы на планете, то ее называют «Глобальной» экосистемой.⁷

     8.Круговорот вещества в биосфере.

     Земля отличается от других планет тем, что  её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения – хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.

     В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода (которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам – организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма.

     Гетеротрофы – это организмы, которые нуждаются  для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют  органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального  – минерального – состояния.

     Деструктивная (разрушающая) функция совершается  представителями каждого из царств живого вещества. Распад, разложение –  неотъемлемое свойство обмена веществ  каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле, но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.

     В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.

     В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, костного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.

     Конечное  количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности  через круговорот веществ. Все компоненты биосферы взаимодействуют друг с другом, обеспечивая устойчивость системы.⁸

9.Пределы  устойчивости биосферы.

     Биосфера  выступает как огромная, чрезвычайно  сложная экосистема, работающая в  стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.

     Стабильность  биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные  функции в поддержании общего потока вещества и распределении  энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовывании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей.

     Однако  стабильность атмосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями.

     Комплексное воздействие человечества на биосферу увеличивается значительно интенсивнее  прироста самого человечества. Поэтому  при последующем удвоении народонаселения мира нагрузка на биосферу возрастет многократно.

         Человечество никогда ранее не задумывалось о судьбе отходов жизнедеятельности, а потому и не планировало замкнутых циклов производства. Природа сама утилизировала солому, дерево, трупы животных, а то, что не подвергалось химическим превращениям, просто захоранивалось под слоем земли или ила. По сравнению с круговоротом веществ в биосфере человеческие отходы долгое время оставались незначительными. Однако многократное увеличение в течение XX века промышленного и сельского производства привело к столь же масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы. При ограниченных размерах почти полностью заселенной планеты люди должны теперь сами обеспечивать переработку своих отходов так, чтобы не навредить биосфере. ⁹

     С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

     Некоторые философы, например, Дэвид Пирс выступают  за модификацию биосферы с целью избавления от страданий всех живых существ и создание в буквальном смысле рая на земле.¹⁰ 
 

     Заключение.

       Биосфера  – важнейшая система, значимость которой невозможно переоценить, т.к. именно биосфера является той средой, в которой человечество может существовать.

        Биосфера охватывает иные, более  значительные масштабы пространства и времени. В этих масштабах наиболее существенно проявляются геологические закономерности, связывающие воедино деятельность живого вещества, организацию биосферы и динамику геосфер, среди которых земной коре принадлежит особая и очень важная роль аккумулятора и трансформатора солнечной и биохимической энергии.

       Современная деятельность человека во многом нанесла  непредвиденный ущерб окружающей среде, что в конечном итоге угрожает дальнейшему развитию самого человечества. Эти изменения на данном этапе еще не являются непоправимыми. Поэтому одна из задач современной экологии - это изучение регуляторных процессов в биосфере, создание научного фундамента ее рационального использования. Основные законы функционирования биосферы уже вырисовываются, но предстоит еще многое сделать объединенными усилиями экологов всех стран мира.

     Связывая  учение о биосфере с деятельностью  человека не только геологической, но и вообще с многообразными проявлениями бытия личности и жизни человеческого общества, можно сделать вывод, что все мы, люди – это неразрывная часть живого вещества, приобщенная к его бессмертию, необходимая часть планеты и космоса, продолжатели деятельности жизни, дети Солнца. 
 
 
 
 
 

     Список  литературы.

1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера / В.А. Алексеенко.- М.: Логос, 2005.- 231с.
2. Бочкарёв А. И.Концепции современного естествознания : учеб. для студентов вузов / А. И. Бочкарёв, Т. С. Бочкарёва, С. В. Саксонов ; под ред. проф. А. И. Бочкарёва.  – Тольятти : ТГУС, 2008. – 386 с.
3. Гофман В.Р.  Концепции современного естествознания : учеб. пособие / В.Р. Гофман.- Челябинск : изд-во ЮУрГУ, 2001. – 79 с.
4. Ивлев А.М. Науки оЗемле : уч. пособие / А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева, В.Т.Старожилов.- Владивосток : изд-во Дальневост. ун-та, 2006.- 107 с.
5. Концепции современного естествознания: 100 экзаменационных вопросов : экспресс справочник для студентов вузов ; под общ. ред. С.И.Самыгина. – М.: МарТ, 2003.- 132 с.
6. Коробкин В.И. Экология: учебник для вузов / В.И.Коробкин, Л.В.Передельский.- Ростов-на-Дону : Феникс, 2007. – 602 с.
7. Кунафин М. С. Концепции современного естествознания: учеб. Пособие / М.С.Кунафин.- 3-е  изд . – Уфа : ISBN, 2003. – 253 с.
8. Полищук  Ю.М. Общая экология :  учеб. пособие / Ю.М.Полищук. – Ханты-Мансийск : РИЦ ЮГУ, 2004. – 206 с.
9. Хорошавина С.Г.Концепции современного естествознания.Курс лекций : учебник / С.Г.Хорошавина.- 4-е изд.-Ростов-на-дону. Феникс, 2005.- 647 с.
10. Биосфера [Электронный ресурс] / свободная энциклопедия.- Режим доступа : http://ru.wikipedia (дата обращения : 10.09.2011).