Переважаючі елементи хімічного складу літосфери: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
Провідну роль виконує кисень, на частку якого припадає половина маси земної кори і 92% її обсягу, однак кисень міцно пов'язаний з іншими елементами в головних породоутворюючих мінералах. Т.ч. в кількісному відношенні земна кора - це "Царство" кисню, хімічно зв'язаного у ході геологічного розвитку земної кори.
3. Етапи еволюції біосфери
Більшість авторів гіпотез про походження життя на Землі припускали, що протягом величезного проміжку часу наша планета була інертною і на її поверхні, в атмосфері і океані відбувався повільний абіогений синтез органічних сполук, який привів до утворення перших примітивних організмів. Встановилося майже традиційне уявленя про те, що на Землі відбувалася тривала хімічна еволюція, яка передувала біологічній і охоплювала інтервал часу не менше 1 млрд років.
Фосилізовані(скам’янілі) залишки організмів зустрічаються у відкладеннях останніх етапів геологічної історії, що охоплюють 570 млн. років.
Стародавня і найтриваліша частин геологічної історії названа криптозоєм (від грецької прихований), що охоплює проміжок часу – 570-4500 млн. років тому. Вона позначається як докембрій. Цей первинний етап геологічної історії біосфери прийнято поділяти на два послідовні періоди:
а) архейська ера тривалістю близько 1900 млн. років;
б) протерозойська ера тривалістю близько 2000 млн. років.
Геохронологічна школа становить інтерес в аспекті розгляду послідовності етапів розвитку біосфери, оскільки дає змогу датувати історію виникнення видів організмів. Так, архей – це час примітивних одноклітинних бактерій, протерозой – час різноманітних бактерій і водоростей. З початком палеозою пов’язують першу появу численних безхребетних, що мають мушлю. У палеозої з’явилися перші хребетні близько 450 млн. років тому (ордовицький період), перші комахи – 350 млн. років тому (девон), перші рептилії – 300 млн. років тому (кам’яновугільни період), перші хвойні – 220 млн. років тому(пермський період). З мезозоєм пов’язана поява перших динозаврів і перших ссавців (220 млн років тому в тріасі) і перших птахів і соснових дерев (160 млн років тому в юрському періоді).
Кисень в атмосфері.
У розвитку біосфери найважливішу роль відіграло поступове зростання концентрації кисню в атмосфері, яке створило умови для формування озонового шару в атмосфері, переходу на сушу життя, що зародилося в океані, і появі надалі вищих тварин. Первинна атмосфера була майже без кисню (0,1 % від сучасного рівня).Зміна складу атмосфери почалася приблизно 2 млрд років тому, коли з’явилися перші фотосинтезуючі організми.
Приблизно 1 млрд років тому кількість кисню становила 1% від сучасного рівня. У цю епоху важливою була роль фотосинтезуючої активності фітопланктону, з’явився озоновий шар, який затримує згубні для організмів ультрафіолетові промені, що сприяло подальшому розвитку органічного життя в поверхневому шарі води.
Близько 600 млн років тому почався важливий біосферний процес : заселення материків живими істотами – з’явилися нижчі автотрофні рослини, потім складніші види рослин, що супроводжувалося різким збільшенням вмісту в атмосфері (від 3% від сучасного рівня 700 млн років тому до 50% до початку крейдяного періоду 140млн років тому).
Основні етапи розвитку біосфери
Можна умовно виділити такі послідовні етапи еволюції біосфери: синтез простих органічних сполук,біогенез, антропогенез, техногенез і ноогенез.
Синтез простих органічних сполук (хімічна еволюція) в геосферах Землі здійснювався під дією ультрафіолетової радіації: метану,аміаку,водню,пари води. Початок етапу – 3,5 – 4,5 млрд років тому.
Біогенез - перетворення відсталої речовини геосфери Землі в живу речовину біосфери (утворення високомолекулярних органічних сполук з простих сполук під дією геофізичних чинників). Початок етапу – 2,5 – 3,5 млрд років тому (поява живої речовини біосфери).
Антропогенез – поява людини і перетворення її на соціальну істоту, формування суспільної організації людських співтовариств у процесі виробничої трудової діяльності. Початок етапу – 1,5 – 3 млрд років тому (поява людини).
Техногенез – перетворення природних комплексів біосфери в процесі виробничої діяльності людини і формування техногенних і природно-технічних комплексів, тобто техносфери, як складової біосфери. Початок етапу – 10 – 15 тис. років тому (поява міських поселень).
Ноогенез – процес перетворення біосфери в стан розумово керованої соціально-природної системи (ноосфери). Її можна схарактеризувати як стан біосфери, за якого здійснюється :
а) раціональне використання природи, тобто раціональне природокористування;
б) стійкий розвиток світової людської спільноти.
Слід зазначити, що важливий вплив на еволюцію біосфери справив дрейф континентів, у результаті якого еволюція різних груп організмів пішла різними шляхами. Згідно з теорією дрейфу континентів, висунутою Альфредом Вегенером у 20-х роках ХХ ст., сучасні континенти виникли з єдиного масиву суші, що одержав назву Пангея, який існував на нашій планеті ще в палеозої як острів у Світовому океані. Приблизно 200 – 250 млн. років тому наприкінці палеозою – на початку мезозою Пангея «розкололася» на два великі масиви суші, які стали «розходитися», що зумовило формування нових океанів. Індія і континенти, що знаходяться зараз у південній півкулі (Південна Америка, Африка, Антарктида, Австралія) утворювали разом єдиний материк Гондвана. Нинішня Північна Америка, Європа і Азія утворили материк Лавразія.
В Юрський період Гондвана і Лавразія відокремилася одна від одної. На той час еволюція динозаврів досягла досить високого ступеня, хвойні ліси існували вже впродовж мільйонів років, з’явилися перші птахи і ссавці. Ще до того як почався поділ Голдвани на південні континенти й Індію, що існують нині, динозаври і хвойні ліси зайняли панівне становище серед живих організмів. Після поділу Гондвани еволюція видів на різних континентах пішла різними шляхами. Так, сумчасті ссавці досягли великої різноманітності в Австралії і Південній Америці, тоді як плацентарні ссавці зайняли домінуюче становище на інших континентах.
Приблизно в цей же час відбувся поділ Лавразії, де вже існували хижі, копитні гризуни, примати і багато інших ссавців. Тому не дивно,що північноамериканські, азіатські і європейські види ссавців пов’язані між собою ближчою спорідненістю, ніж із ссавцями Австралії і Південної Америки. Нинішні континенти сформувалися в основному наприкінці мезозою, близько 110 млн. років тому, хоч Індія, переміщуючись на північ, з’єдналася з Азією тільки 20-30 млн. років тому.
4. Екосистеми.
Процеси, що відбуваються у середині екосистем
Біосфера – глобальна екосистема Землі, що складається з величезної кількості екосистем, серед яких виділяють:
1 мікроекосистеми (напр., стовбур гниючого дерева і т п.);
2 мезоекосистеми (ліс, ставок і т п );
3 макроекосистеми (океан, континент і т п ).
Для екосистеми необхідно здійснення процесів самовстановлення і саморегуляції сукупності середовищеутворювальних компонентів та елементів, що її складають. Під саморегуляцією розуміють спроможність природної екосистеми до відновлення внутрішніх властивостей й структур після якогось природного чи антропогенного впливу, що змінив ці властивості й структури.
Найнеобхідніші для людини функції екосистем:
1 виробництво харчу;
2 виробництво кисню;
3 виробництво незамінних ресурсів біологічного походження;
4 переробка і знешкодження різноманітних відходів;
5 рекреація і підтримання нормального стану нервової системи (душевного і психічного здоров`я) людини.
Виходячи з цього, найбільш важливими і для добробуту (існування) людини, і для біосфери в цілому, є наступні екосистеми:
1 сільськогосподарські;
2 лісні;
3 прибережні та прісноводні.
Саме ці екосистеми залучені до найважливіших екологічних процесів, що необхідні як для виживання людини, так і для стійкого соціально-економічного розвитку суспільства.
Аналізуючи внутрішнє життя екосистем логічно виділити три групи процесів (потоків):
1 потоки інформації;
2 потоки речовини;
3 потоки енергії.
Ці потоки взаємопов`язані і тісно переплітаються. Наприклад, носієм енергії та інформації часто служить поток речовини. Інформація може переноситися також з потоками енергії (світловою чи тепловою радіацією, звуковими сигналами) Тому виділення трьох груп процесів носить умовний характер і робиться лише для зручності аналізу дуже складного об`єкту – екосистеми, що функціонує. Завдяки такому виділенню стає зрозумілим, що для повноцінної охорони проживаючих, динамічних екосистем необхідно збереження всіх трьох потоків.
Потоки інформації. Інформація – енергетично слабка дія, яка сприймається організмом як закодоване повідомлення про змогу багаторазово більш міцної дії на нього з боку інших організмів або факторів середовища, та викликає у організму відповідну реакцію. Це найменш розроблена область у вивченні життя екосистем. Освоєння цієї області дозволить зрозуміти механізми регуляції та стійкості екосистем – святая святих екології та ключ до можливості достатньо тонко керувати ними. Один з аспектів вивчення інформації – це дослідження сигналізації та комунікації організмів. Встановлено, що практично всі можливі засоби сигналізації (світлова, хімічна, звукова) використовуються організмами.
Універсальну роль носія інформації у біосфері відіграють електромагнітні поля. Це обумовлено тим, що з усіх відомих нам типів зв`язку саме зв`язок на основі електромагнітних полів є найбільш інформативним та економічним.
Електромагнітні поля, як засіб зв'язку у біосфері, в порівнянні зі звуковою, світловою або хімічною інформацією мають такі переваги: