ადამიანი ჩვეულებრივ უწოდებს მიმდებარე სივრცეს ბუნებას ან ჰაბიტატს. უმეტესობა ჩვენგანმა მიიღო ფუნდამენტური ცოდნა ამ კონცეფციის შესახებ სკოლის გაკვეთილებზე: ბუნების ისტორია (3 კლასი), გეოგრაფია და ბიოლოგია (4), ანატომია და ქიმია (6). მაგრამ ცოტას ესმის, როგორ არის შერწყმული ეს მეცნიერებები, გარდა იმისა, რომ ისინი ყველა ბუნების მეცნიერების სფეროს მიეკუთვნება. გარემომცველი სამყაროს შესახებ ადამიანის მთელი ცოდნის შესაჯამებლად, შეიქმნა ერთი ტევადი სახელი - ბიოსფერო. მრავალწლიანი კვლევისა და ფრთხილად შესწავლის მიუხედავად, პლანეტა დედამიწა მეცნიერებს მაინც აძლევს საფუძველს იფიქრონ მასზე მიმდინარე პროცესებზე.
განმარტება
რას ჰქვია ბიოსფერო? ლიტერატურაში ამ ტერმინის საკმაოდ ბევრი ინტერპრეტაცია არსებობს და ყველა მათგანი განსხვავდება შინაარსით, მაგრამ თითქმის იდენტურია მნიშვნელობით. ყველაზე ხშირად, ბიოსფეროს უწოდებენ პლანეტის გლობალურ ეკოსისტემას, რომელშიც ადამიანი შედის, როგორც ერთ-ერთი რამდენიმე სახეობა.თუ სახელს „ბიოსფერო“ძველი ბერძნული ენიდან სიტყვასიტყვით ვთარგმნით, მაშინ მას ორი ფესვი აქვს. „სფერო“ნიშნავს „რეგიონს, სფეროს, ბურთს“, ხოლო ძირი „ბიოს“ითარგმნება როგორც „სიცოცხლე“. გამოდის საკმაოდ ტევადი და ზუსტი სახელი, რომელიც, ფაქტობრივად, განსაზღვრავს რთულ და მრავალმხრივ მეცნიერებას. VI ვერნადსკი გაფართოებულ პასუხს იძლევა კითხვაზე, თუ რას ჰქვია ბიოსფერო. იგი ამ კონცეფციას განსაზღვრავს, როგორც დედამიწის შესახებ მეცნიერული ცოდნის კომპლექსს, რომელიც მოიცავს გეოგრაფიას, გეოქიმიას, ბიოლოგიას, გეოლოგიას. ბიოსფერო არის დედამიწის გარსების ერთობლიობა, რომლებიც გაერთიანებულია ცოცხალი არსებების არსებობისა და მათი ჰაბიტატის პრინციპის მიხედვით. ყველა სფერო განსხვავებულია შემადგენლობით, ფუნქციებითა და თვისებებით, მაგრამ თითოეული მათგანი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ჩვენს გარშემო არსებული სამყაროს არსებობასა და ევოლუციაში.
სწავლება ბიოსფეროს შესახებ
ფილოსოფოსმა, მეცნიერმა, გეოლოგმა და ბიოქიმიკოსმა ვ.ი. ვერნადსკიმ შექმნა ცოდნის ინტეგრალური სისტემა. მე-20 საუკუნის დასაწყისამდე უამრავი კვლევითი სამუშაო მიმდინარეობდა დედამიწისა და მასზე მიმდინარე პროცესების შესწავლაზე, მაგრამ დიდმა რუსმა მეცნიერმა მოახერხა ამ მასალის გაღრმავება და განზოგადება. მე-19 საუკუნის დასაწყისში ფრანგმა ნატურალისტმა ლამარკმა განსაზღვრა მომავალი მეცნიერების საწყისი კონცეფცია, მაგრამ სახელი არ მისცა. ავსტრიელმა პალეონტოლოგმა და გეოლოგმა ედუარდ სუესმა 1875 წელს გამოიგონა ტერმინი „ბიოსფერო“, რომელიც დღესაც გამოიყენება. ის განსაზღვრავს ამ მეცნიერებას, როგორც ცოდნას ჩვენს პლანეტაზე არსებული მთელი სიცოცხლის შესახებ. მხოლოდ 50 წლის შემდეგ ვერნადსკი დაამტკიცებს ცოცხალ ორგანიზმებსა და არაორგანულ ნივთიერებებს შორის ურთიერთობას, მათ მიმოქცევას. რასაც ჰქვიაბიოსფერო ამჟამინდელ ეტაპზე? ეს არის პლანეტის ერთ-ერთი გარსი, რომელშიც სხვადასხვა წარმოშობის ბუნებრივი ელემენტები ურთიერთქმედებენ, სწორედ მათი კომბინაცია ქმნის უნიკალურ, დაბალანსებულ სისტემას.
ატმოსფერო
პლანეტა დედამიწის გარე ჰაერის გარსი. მისი მასის უმეტესი ნაწილი კონცენტრირებულია ზედაპირზე და სიმაღლეში იგი ვრცელდება სამი ათასი კილომეტრით. ატმოსფერო ყველაზე მსუბუქია ყველა ჭურვიდან, ის არ ტოვებს ზედაპირს მხოლოდ პლანეტის მიზიდულობის გამო, არამედ სიმაღლის მატებასთან ერთად მისი ფენები თანდათან იხსნება. ოზონის შრე უზრუნველყოფს რადიოაქტიური მზის ზემოქმედებისგან დაცვას დედამიწაზე მოხვედრილი ულტრაიისფერი სხივების დონის შემცირებით. ატმოსფეროს შემადგენლობაში შედის აირები: ნახშირორჟანგი, აზოტი, ჟანგბადი, არგონი, რომლებიც უზრუნველყოფენ ცოცხალი ორგანიზმების არსებობას.
ჰიდროსფერო
დედამიწის ბიოსფერო მოიცავს პლანეტის წყლის გარსის ნაწილს. მისი შემადგენლობა იცვლება ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით. ჰიდროსფერო აერთიანებს პლანეტის ყველა წყლის რესურსს, რომელიც შეიძლება იყოს თხევადი, აირისებრი და მყარი. მსოფლიო ოკეანის ზედაპირული ფენები ემსახურება მზისგან მომდინარე სითბოს გადანაწილებას ატმოსფეროში. წყალს განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს ბუნებაში ნივთიერებების მიმოქცევის პროცესში, რადგან ის ყველაზე მოძრავი ფრაქციაა. ბიოსფეროს ორგანიზმებმა სრულად აითვისეს წყლის ელემენტი, მათი პოვნა შესაძლებელია მსოფლიო ოკეანის ღრმა ქვედა აუზებში და არქტიკულ მყინვარებში. ჰიდროსფეროს ქიმიური შემადგენლობა მოიცავს შემდეგ ძირითად ელემენტებს: მაგნიუმი, ნატრიუმი, ქლორი,გოგირდი, ნახშირბადი, კალციუმი და ა.შ.
ლითოსფერო
ჩვენს მზის სისტემაში ყველა პლანეტას არ აქვს მყარი გარსი, დედამიწა ამ შემთხვევაში გამონაკლისია. ლითოსფერო არის კლდის (მყარი) ქანების უზარმაზარი მასა, რომლებიც ქმნიან მიწის ნაწილს და ემსახურებიან ოკეანეების ფსკერს. დედამიწის ამ გარსის სისქე 70-დან 250 კილომეტრამდეა, მისი შემადგენლობა ყველაზე მრავალფეროვანია ქიმიური ელემენტების რაოდენობით (სილიციუმი, ალუმინი, რკინა, ჟანგბადი, მაგნიუმი, კალიუმი, ნატრიუმი და ა.შ.), რომლებიც არიან. აუცილებელია ყველა ცოცხალი ორგანიზმის არსებობისთვის. ეს გეოსფერო ხასიათდება სიცოცხლის განაწილების ფენის ყველაზე მცირე სიგანით. ყველაზე განვითარებული არის ლითოსფეროს ზედა ფენა, რომელიც რამდენიმე მეტრია. სიღრმის მატებასთან ერთად იზრდება მყარი გარსის ტემპერატურა და სიმკვრივე, რაც, სინათლის არარსებობასთან ერთად, შეუძლებელს ხდის ცოცხალი ორგანიზმების არსებობას.
ბიოსფერო
ეს გეოსფერო აერთიანებს დედამიწის ყველა გარსს (ჰიდროსფერო, ატმოსფერო და ლითოსფერო) მათში ცოცხალი ნივთიერების არსებობით. ძნელია მთელი კაცობრიობისთვის ბიოსფეროს როლის გადაჭარბება, ის არის გარემო და წარმოშობის წყარო. ეს არის ურთიერთკავშირების რთული სისტემა, რომელიც განსაზღვრავს ნებისმიერი ორგანიზმის არსებობის შესაძლებლობას მატერიისა და ენერგიის გაცვლის გამო. 40-ზე მეტი ქიმიური ელემენტი ჩართულია ცირკულაციის პროცესში, რომელიც მუდმივად ხდება ორგანულ და არაორგანულ ნაერთებს შორის. ენერგიის მთავარი წყარო მზეა. დედამიწა ვარსკვლავიდან ოპტიმალურ მანძილზეა და აღჭურვილია დამცავიატმოსფეროს ბარიერი. ამიტომ, ცოცხალ მატერიასთან ერთად, მზის ენერგია არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოქიმიური ფაქტორი ბიოსფეროს არსებობაში. მთელი რიგი ფაქტორების გავლენის გამო, მიმდინარე პროცესებს აქვს სრული ციკლური ფორმა, ისინი უზრუნველყოფენ მატერიის მიმოქცევას ატმოსფეროს, ლითოსფეროს, ჰიდროსფეროსა და ცოცხალ ორგანიზმებს შორის.
ბიოსფეროს საზღვრები
ბიოსფეროს გარსის სიგრძის გაანალიზებისას შეიძლება დავინახოთ მისი არათანაბარი განაწილება. ქვედა საზღვარი მდებარეობს ლითოსფეროს ფენებში, ის არ ჩამოდის 4 კმ-ზე დაბლა. დედამიწის ქერქის ზედა ფენა – ნიადაგი – ბიოსფეროს ყველაზე გაჯერებული ფენაა ცოცხალი ნივთიერების შემცველობის სიმკვრივით. ჰიდროსფერო, რომელიც მოიცავს მსოფლიო ოკეანის ფართობებს, მდინარეებს, ტბებს, ჭაობებს, მყინვარებს, მთლიანად „ცოცხალი გარსის“ნაწილია. ორგანიზმების ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია შეინიშნება წყლის ობიექტების ზედაპირულ და სანაპირო ფენებში, მაგრამ სიცოცხლე ასევე არსებობს ღრმა ზღვის აუზებში, 11 კმ-ზე მეტ სიღრმეზე და ქვედა ნალექებში. ბიოსფეროს ზედა საზღვარი ზედაპირიდან 20 კმ-ის დაშორებით მდებარეობს. ატმოსფერო ზღუდავს "ცოცხალ ფენას" ოზონის ფარით, რომლის ზემოთაც ორგანიზმები მოკლეტალღოვანი ულტრაიისფერი გამოსხივებით განადგურდებიან. ამრიგად, ცოცხალი მატერიის მაქსიმალური კონცენტრაცია მდებარეობს ლითოსფეროსა და ატმოსფეროს საზღვრებზე.
კომპოზიცია
ბიოსფეროს დოქტრინა შექმნა VI ვერნადსკიმ, მან ასევე განსაზღვრა ორგანიზმების ძირითადი როლი დედამიწის "ცოცხალი გარსის" ფორმირებასა და ფუნქციონირებაში. ადრე სხვა მეცნიერები მივიდნენ მსგავს დასკვნამდე, მაგრამ რუსინატურალისტმა შეძლო დაემტკიცებინა არაორგანული ნაერთების სტრუქტურაში არსებობის აუცილებლობა, რომლებიც ასევე მონაწილეობენ ზოგად ციკლში. მისი აზრით, ბიოსფეროს აქვს შემდეგი შემადგენლობა:
- ცოცხალი ორგანიზმები (ბიოლოგიური მასა, ყველა სახეობის მთლიანობა).
- ბიოგენური ნივთიერება (ცოცხალი ორგანიზმების სიცოცხლის განმავლობაში შექმნილი, მათი დამუშავების პროდუქტია).
- ინერტული ნივთიერება (არაორგანული ნაერთები, რომლებიც იქმნება ცოცხალი ორგანიზმების მონაწილეობის გარეშე).
- ბიოინერტული ნივთიერება (წარმოქმნილი ცოცხალი ორგანიზმებისა და ინერტული ნივთიერებების მიერ ერთობლივად).
- კოსმიური წარმოშობის ნივთიერება.
- გაფანტული ატომები.
შემთხვევის ისტორია
მილიარდობით წლის წინ ჩამოყალიბდა დედამიწის მყარი გარსი, ლითოსფერო. ბიოსფეროს ფორმირების შემდეგი ეტაპი მოხდა გეოლოგიური პროცესების გამო, რამაც გადაინაცვლა ტექტონიკური ფირფიტები, გამოიწვია ვულკანური ამოფრქვევები, მიწისძვრები და ა.შ. სტაბილური გეოლოგიური ფორმების ჩამოყალიბების შემდეგ, ცოცხალი ორგანიზმების გაჩენის ჯერი დადგა. მათ მიიღეს განვითარების შესაძლებლობა სხვადასხვა ბიოქიმიური ელემენტების აქტიური ემისიების გამო, რაც მოხდა ლითოსფეროს ფორმირების დროს. ცოცხალი მატერია რამდენიმე მილიონი წლის განმავლობაში ქმნის სიცოცხლისთვის მისაღებ პირობებს. მისი ეტაპობრივი ევოლუციის გამო, ჩამოყალიბდა ატმოსფეროს გაზის შემადგენლობა. ორგანული და არაორგანული ნაერთების მუდმივმა ურთიერთქმედებამ მზის ენერგიის გავლენით შესაძლებელი გახადა ცოცხალი მატერიის გავრცელება მთელ პლანეტაზე დამნიშვნელოვნად შეცვალოს მისი გარეგნობა.
ევოლუცია
დედამიწაზე პირველი ცოცხალი ორგანიზმები გამოჩნდნენ ჰიდროსფეროში, მათი თანდათანობითი გასვლა ხმელეთზე საკმაოდ დიდხანს გაგრძელდა. ბიოსფეროს კიდევ ერთი გარსის - ლითოსფეროს განვითარებამ გამოიწვია ოზონის შრის წარმოქმნა. ფოტოსინთეზის პროცესის გამო უზარმაზარმა ბიოლოგიურმა მასამ შთანთქა ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგი და გამოუშვა ჟანგბადი. ამ შემთხვევაში ცოცხალი მატერია იყენებს ენერგიის თითქმის ამოუწურავ წყაროს - მზეს. აერობული ორგანიზმები, რომლებსაც აკლდათ ორგანული ნივთიერებები ჰიდროსფეროს სისქეში, გამოვიდნენ მიწის ზედაპირზე და ენერგეტიკული ციკლის გამო საგრძნობლად დააჩქარეს ევოლუციის პროცესი. დღეისათვის დედამიწის „ცოცხალი გარსი“სტაბილური წონასწორობის მდგომარეობაშია, მაგრამ კაცობრიობა მასზე მზარდ უარყოფით გავლენას ახდენს. იქმნება დედამიწის ახალი სფერო - ნოოსფერო, ეს გულისხმობს ადამიანისა და ბუნების უფრო ჰარმონიულ დახმარებას, მაგრამ ეს ცალკე და ძალიან საინტერესო თემაა შესასწავლად. ბიოსფერო აგრძელებს ფუნქციონირებას, მიუხედავად ბიომასის მნიშვნელოვანი შემცირებისა, „ცოცხალი გარსი“ცდილობს აანაზღაუროს ადამიანის საქმიანობით გამოწვეული ზიანი. როგორც ისტორია აჩვენებს, ამ პროცესს შეიძლება მნიშვნელოვანი დრო დასჭირდეს.
ბიოქიმიური ფუნქციები
ბიოსფეროს სტრუქტურაში მთავარი კომპონენტი ბიომასაა. ის ასრულებს „ცოცხალი გარსის“ყველა ბიოქიმიურ ფუნქციას, ინარჩუნებს მის შემადგენლობას წონასწორულ მდგომარეობაში და უზრუნველყოფს ნივთიერებებისა და ენერგიის მიმოქცევის პროცესს. გაზის ფუნქცია ინარჩუნებს ატმოსფეროს ოპტიმალურ შემადგენლობას. Ის არისიგი ხორციელდება მცენარეების ფოტოსინთეზით, რომლებიც გამოყოფენ ჟანგბადს და შთანთქავენ ნახშირორჟანგს. ცოცხალი ორგანიზმები გამოყოფენ CO2 ამოსუნთქვისა და დაშლის დროს. გაზის გაცვლა მუდმივად ხდება, მასში არაორგანული ნაერთები მონაწილეობენ ქიმიური რეაქციების გავლისას. ენერგეტიკული ფუნქცია შედგება გარე წყაროს - მზის სინათლის ბიომასის (მცენარის) ათვისებაში და ტრანსფორმაციაში. კონცენტრაციის ფუნქცია უზრუნველყოფს საკვები ნივთიერებების დაგროვებას. სიცოცხლის პროცესში ყველა ორგანიზმი აგროვებს ბიოქიმიური ელემენტების შემცველობის აუცილებელ დონეს, რომელიც მათი სიკვდილის შემდეგ ორგანული და არაორგანული ნაერთების სახით ბრუნდება ბიოსფეროში. რედოქსის ფუნქცია ბიოქიმიური რეაქციაა. ის ჩნდება ცოცხალი ორგანიზმის სიცოცხლის განმავლობაში და წარმოადგენს ნივთიერებების მიმოქცევის აუცილებელ რგოლს.
ბიომასა
ყველა ცოცხალი ორგანიზმი არათანაბრად არის განაწილებული დედამიწის სფეროებზე. ბიომასის ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია პლანეტის გეოსფეროების შეერთებებზე ფიქსირდება. ეს ხდება ოპტიმალური ცხოვრების პირობების ფორმირების გამო (ტემპერატურა, ტენიანობა, წნევა, ბიოქიმიური ნაერთების არსებობა). ბიომასის შემადგენლობა ასევე არ არის იგივე ტიპის. ხმელეთზე მცენარეებს აქვთ უპირატესობა; ჰიდროსფეროში ცხოველები ქმნიან ცოცხალი მატერიის საფუძველს. ბიომასის სიმკვრივე დამოკიდებულია გეოგრაფიულ მდებარეობაზე, ლითოსფეროში საცხოვრებლის სიღრმეზე და ატმოსფეროში არსებულ სიმაღლეზე. მცენარეთა და ცხოველთა სახეობების რაოდენობა ძალიან დიდია, მაგრამ ყველა ორგანიზმის ჰაბიტატი ბიოსფეროა. ბიოლოგია, როგორც ცალკე მეცნიერება, დიდწილადგანმარტავს მასში მიმდინარე ყველა პროცესს. ეს არის ყველა სახის ბიომასის წარმოშობა, გამრავლება, მიგრაცია.
ბიოსფეროს თავისებურებები
დედამიწის "ცოცხალი გარსის" მნიშვნელობა და მასშტაბები უზრუნველყოფს მის მუდმივ შესწავლას ბუნებისმეტყველების ახალი თაობების მიერ. სისტემა უნიკალურია თავისი მთლიანობით, დინამიური განვითარებით, ბალანსით. როგორც მისი მთავარი და ყველაზე გასაკვირი თვისება, შეიძლება გამოვყოთ გამძლეობა და აღდგენის უნარი. ბიოსფეროს, როგორც პლანეტის ცოცხალი ფილმის არსებობის დროს კატასტროფების რაოდენობა უზარმაზარია. მათ გამოიწვია ბიომასის უმეტესი ნაწილის გადაშენება, მნიშვნელოვნად შეცვალეს პლანეტის გარეგნობა, შეასწორეს მის ზედაპირზე და ბირთვში მიმდინარე პროცესები. მაგრამ ყოველი დარტყმის შემდეგ ბიოსფერო აღდგენილი იყო შეცვლილი სახით, ადაპტირდა უარყოფით გავლენას ან ახშობდა მას. სწორედ ამიტომ, დედამიწის ბიოსფერო არის ცოცხალი ორგანიზმი, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებლად მოაწესრიგოს ბუნებაში მიმდინარე ყველა პროცესი.
განვითარების პერსპექტივები
დაწყებითი სკოლის ყველა თანამედროვე ბავშვი სწავლობს ისეთ საგანს, როგორიცაა ბუნების ისტორია (მე-3 კლასი). ამ გაკვეთილებზე ისინი პატარა ადამიანს უხსნიან რა არის სამყარო და რა წესების მიხედვით არსებობს იგი. ალბათ, ღირს პროგრამის ოდნავ შეცვლა და ბავშვებს ბუნების პატივისცემა და სიყვარულის სწავლება, მაშინ კაცობრიობა შეძლებს ახალი გეოსფეროს შექმნას. ბიოსფეროს შესახებ საუკუნეების მანძილზე დაგროვილი მთელი ცოდნა უნდა იქნას გამოყენებული მისი შემდგომი განვითარებისთვის, რაც გულისხმობს ბუნებისა და ადამიანის გაერთიანებას. სანამ გვიანი არ არის გაკეთებულის გამოსწორებაზიანს აყენებს გარემოს, ადამიანებმა უნდა იფიქრონ იმაზე, რომ დედამიწის "ცოცხალი გარსი" შეიძლება დამოუკიდებლად აღდგეს, მაგრამ ამავე დროს მას შეუძლია აღმოფხვრას ობიექტი, რომელიც მუდმივ ზიანს აყენებს მის მთლიანობასა და ჰარმონიას.
