Більш як 40 тис. років тому з'явилася "людина розумна". Вона була вища на зріст, мала пряму поставу, її мозок був удвічі більшим, ніж мозок "людини вмілої".

Таким чином, біосфера на нашій планеті існує 3-3,5 млрд. років. За цей час у ній відбулися значні еволюційні зміни: виникла велика кількість нових видів і вимерла — старих, змінився хімічний склад атмосфери й гідросфери, будова й склад верхніх шарів літосфери, відбувалося загальне поступове ускладнення організації живих організмів, що і привело до формування сучасного стану біосфери.

Основні характеристики біосфери

У роботі В. І.Вернадського "Біосфера" вперше на багатому фактичному матеріалі було не тільки чітко окреслено зміст поняття "біосфера", але й доведено, наскільки це поняття є важливим для розуміння сутності фактично всіх явищ, які відбуваються на поверхні Землі. У наступних працях В. І. Вернадський усебічно розвинув учення про біосферу. У його роботах немає універсального, статичного поняття біосфери, якого б учений потім притримувався як єдино допустимого, але весь хід його міркувань дає підстави вважати, що біосфера — це цілісна геологічна оболонка Землі, пронизана життям і якісно змінена ним у напрямку формування п поліпшення придатних для життя умов. Організми не просто живуть на поверхні планети, як в якомусь помешканні, а тисячами ниток генетично й актуально пов'язані із середовищем свого існування процесами неперервного обміну речовиною та енергією.

У результаті обмінних процесів змінюються не тільки самі організми, але й навколишнє абіотичне середовище. Гірські породи, повітря, уся поверхня суші під впливом організмів набувають нових властивостей, стають біогенними. Це значить, що змінюється хімічний склад компонентів неживої природи, стає іншою динаміка фізичних і хімічних процесів, які відбуваються в них, виникають нові закономірності взаємодії й розвитку тіл неживої природи, що, у свою чергу, обумовлює нові зміни у всій сукупності організмів, які складають біосферу.

Нижню границю біосфери на материках умовно проводять уздовж ізотерми 100 градусів. При більш високій температурі більшість бактерій існувати не можуть. На європейській території ця ізотерма знаходиться на глибині 10-15 кілометрів, у молодих альпійських прогинах вона піднімається до півтора-двох кілометрів. Як правило, ознаки життя виявляються ближче до поверхні. У нафтових водах живих бактерій, які зберегли здатність до розмноження, знаходять на глибині до 1700 метрів. Життя в океані існує на найбільших глибинах. У западинах зустрічаються не тільки мікроорганізми, але й досить високоорганізовані тварини. 5/6 морських організмів мешкають у верхніх освітлюваних сонцем шарах. Із зростанням глибини кількість видів зменшується.

Гірським місцевостям властиві різні "ступені життя". Біля підніжжя — змішаний ліс із тисячами видів мікроорганізмів, рослин і тварин.

Вище - пояс хвойного лісу. Він іще багатий на різні прояви життя, але вже тут відчувається суворість, похмурість, які передують звичайно виникненню несприятливих умов середовища. З кожною сотнею метрів підйому вгору все біднішими й простішими стають угруповання рослин і тварин. Залишилися далеко внизу вищі рослини, на каменях і скелях — лише мохи й лишайники.

На висоті семи-восьми кілометрів над рівнем моря низькі атмосферний тиск і температура значно обмежують можливості існування більшості тварин і рослин. Проби повітря, узяті за допомогою спеціальних приладів на висоті дев'ять кілометрів, містять лише деяких тварин, зокрема павуків. Вони поїдають ногохвостих і кліщів, а ті, у свою чергу, харчуються зернами пилку, який сюди заносить вітер. Отут, до речі, і проходить верхня "офіційна" межа біосфери. Вище від неї проникають лише окремі мікроорганізми — спори, бактерії і міцелії грибів. Але якщо, встановлюючи верхні границі біосфери, орієнтуватися на них, то доведеться прихопити й шматочок космосу.

Деякі вчені вважають своєрідним дахом біосфери озоновий екран. Він знаходиться на висоті 20-25 кілометрів і захищає живі організми від жорсткого ультрафіолетового випромінювання.

Жива речовина біосфери нараховує приблизно півтора мільйона видів різних організмів. Особливе місце, природно, належить виробникам органічної речовини — зеленим рослинам. їх близько 300 тисяч видів. Сумарна вага сухої речовини фітомаси становить, за приблизними оцінками, 2,42-10і2 тонн, тобто 99 відсотків усієї живої речовини на Землі. Відсоток, що залишився, припадає на гетеротрофні організми. Друга складова частина біосфери — біогенна речовина, зобов'язана своїм походженням живим організмам. Це кам'яне вугілля, бітуми, горючі гази, торф, озерний мул сапропель, лісова підстилка й ґрунтовий гумус. Деякі учені відносять до цих речовин і нафту.

І, нарешті, третій компонент біосфери — "біоінертна" речовина. У її створенні брали участь і організми, і нежива природа. Це вода, приземна частина атмосфери, осадові породи, глинисті мінерали. Для біосфери як особливої оболонки земної кулі характерні ще три особливості. По-перше, у ній багато води в рідкому стані. Важливим моментом є те, що на неї увесь час спрямований могутній потік сонячної енергії. До того ж у біосфері між рідкими, твердими й газоподібними речовинами існують поверхні розділу. Усі ці особливості є життєво важливими для нормального функціонування "живої оболонки" Землі.

Відповідно до сучасних уявлень, земна куля складається з концентричних оболонок, які відрізняються за щільністю та складом. Три верхні оболонки можна сприймати безпосередньо - це атмосфера, гідросфера й літосфера. Три перелічені оболонки В. Вернадський включив до складу біосфери.

Виникнення атмосфери та гідросфери

Атмосфера й гідросфера складаються з легких і летких речовин, вміст яких у речовинному складі Землі в цілому дуже незначний, — набагато менший, ніж у космосі. Цей дефіцит легких і летких речовин виник, очевидно, те в протопланетній хмарі, з якої згодом сформувалася Земля. Причинами утворення дефіциту могли бути нагрівання частини протопланетної хмари сонячним випромінюванням і короткоживучи-ми радіоактивними ізотопами.

У момент формування Землі з протопланетної хмари всі елементи її майбутньої атмосфери й гідросфери перебували у зв'язаному стані у складі твердих речовин: вода — у гідроксилах, азот — у нітридах, можливо в нітритах, вуглець — у графітах, карбідах і карбонатах.

Подальше нарощування атмосфери й утворення гідросфери пов'язане з виплавленням базальтів, водяної пари й газів з верхньої мантії у процесі вулканічних вивержень, які тривають уже 0,5-1 млрд років протягом існування Землі як результат розігрівання її надр унаслідок гравітаційного стиснення й розпаду радіоактивних ізотопів. Інтенсивність сучасних вулканічних процесів на Землі є цілком достатньою для утворення протягом усього часу існування Землі всієї її кори, гідросфери й атмосфери. Інтенсивність сучасного вулканізму становить, згідно з приблизними оцінками, 6-10 млрд тонн речовини за рік. Гази, що виділяються в процесі сучасної вулканічної діяльності, містять переважно водяну пару. Таким чином, можна стверджувати, що в результаті дегазації лав на поверхню Землі надходили значні кількості водяної пари, сполук галоїдної і борної кислот, водень, аргон і деякі інші гази.

Ця первинна атмосфера була спочатку, зрозуміло, надзвичайно тонкою, тому її температура біля поверхні Землі була дуже близькою до температури променистої рівноваги потоку сонячного тепла, яке поглинала поверхня, і потоку випромінювання, що йшло від поверхні Землі. Ця температура в середньому дорівнює 15 . Отже, майже вся водяна пара, яка надходила з вулканічними газами, повинна була конденсуватися, перетворюючись на рідку воду, і тим самим формувати гідросферу.

У первинний океан переходили, розчиняючись у воді, також і інші складові частини вулканічних газів — більша частина вуглекислого газу, кислоти, сірка і її сполуки, а також частина аміаку.

Вільного кисню в давній атмосфері та в океані не було. Одним з найбільш переконливих пояснень цього факту є велике значення відношення FeO/Fe2O3, закисного заліза до оксидного в продуктах давніх вивержень, а також в осадових породах. Аналогічними є свідчення про наявність у давніх породах й інших легкоокислюваних, але не окислених речовин. Вільний кисень міг утворюватися в первинній атмосфері в результаті фотодисоціації невеликої частини молекул водяної пари, тобто їх розкладання під дією жорсткого компонента сонячного випромінювання. Однак, за розрахунками, таке утворення вільного кисню повинно було бути дуже обмеженим, тому що кисень сам поглинає випромінювання, яке розщеплює молекули води. У випадку рівноваги між цими двома процесами вміст кисню в атмосфері не міг перевищувати однієї тисячної сучасного вмісту.

Під дією жорсткого випромінювання Сонця в океані утворився ряд складних органічних речовин — до амінокислот включно. Одними з перших організмів на Землі були мікроскопічні одноклітинні водорості, починаючи із найпримітивніших — синьо-зелених, які здійснювали фотосинтез органічних речовин з вуглекислоти й води, виділяючи при цьому вільний кисень. Така діяльність водоростей, а потім і наземних рослин привела, зрештою, до утворення на Землі кисневої атмосфери — цього геохімічного дива, що не має аналогів на інших планетах Сонячної системи.

Список використаної літератури

1. Абачиеп С. К. Концепции современного естествознания (в 2-х частях). Балашиха. - 1988. - I ч.: 150 с, II ч.: 190 с.

2. Ампер А. Электродинамика. М.: