يدعو الشخص عادة طبيعة الفضاء المحيط أو الموطن. تلقى معظمنا معرفة أساسية حول هذا المفهوم في الدروس المدرسية: التاريخ الطبيعي (الصف الثالث) ، والجغرافيا والأحياء (4) ، وعلم التشريح والكيمياء (6). لكن القليل منهم يفهم كيف يتم الجمع بين هذه العلوم ، باستثناء أنها تنتمي جميعًا إلى مجال العلوم الطبيعية. لتلخيص كل المعرفة البشرية حول العالم المحيط ، تم إنشاء اسم واحد واسع - المحيط الحيوي. على الرغم من سنوات عديدة من البحث والدراسة المتأنية ، لا يزال كوكب الأرض يعطي العلماء سببًا للتفكير في العمليات التي تجري عليه.
التعريف
ما يسمى المحيط الحيوي؟ هناك الكثير من التفسيرات لهذا المصطلح في الأدبيات ، وكلها تختلف في المحتوى ، لكنها تكاد تكون متطابقة في المعنى. في أغلب الأحيان ، يُطلق على المحيط الحيوي اسم النظام البيئي العالمي للكوكب ، والذي يُدرج فيه الإنسان كواحد من الأنواع القليلة.إذا قمنا بترجمة اسم "biosphere" حرفياً من اللغة اليونانية القديمة ، فإن له جذرين. "المجال" تعني "المنطقة ، الكرة ، الكرة" ، والجذر "السير" يترجم إلى "الحياة". لقد ظهر اسمًا دقيقًا وواسعًا إلى حد ما ، والذي ، في الواقع ، يحدد علمًا معقدًا ومتعدد الأوجه. يقدم VI Vernadsky إجابة موسعة على سؤال ما يسمى بالمحيط الحيوي. يعرّف هذا المفهوم بأنه مجموعة معقدة من المعرفة العلمية حول الأرض ، والتي تشمل الجغرافيا والكيمياء الجيولوجية والبيولوجيا والجيولوجيا. المحيط الحيوي عبارة عن مجموعة من أصداف الأرض ، والتي يتم دمجها وفقًا لمبدأ وجود الكائنات الحية وموائلها. تختلف كل المجالات في التركيب والوظائف والخصائص ، لكن كل منها يلعب دورًا مهمًا في وجود وتطور العالم من حولنا.
تعليم المحيط الحيوي
أنشأ الفيلسوف والعالم والجيولوجي وعالم الكيمياء الحيوية V. I. Vernadsky نظامًا متكاملًا للمعرفة. حتى بداية القرن العشرين ، كان هناك الكثير من العمل البحثي حول دراسة الأرض والعمليات التي تحدث فيها ، لكن العالم الروسي العظيم تمكن من تعميق هذه المادة وتعميمها. في بداية القرن التاسع عشر ، حدد عالم الطبيعة الفرنسي لامارك المفهوم الأولي لعلم المستقبل ، لكنه لم يطلق عليه اسمًا. ابتكر عالم الأحافير والجيولوجي النمساوي إدوارد سويس مصطلح "المحيط الحيوي" في عام 1875 ، والذي لا يزال يستخدم حتى اليوم. سيحدد هذا العلم على أنه معرفة عن كل أشكال الحياة على كوكبنا. فقط بعد 50 عامًا سيثبت Vernadsky العلاقة بين الكائنات الحية والمواد غير العضوية ، وتداولها. ما يسمىالمحيط الحيوي في المرحلة الحالية؟ هذا هو أحد أصداف الكوكب ، حيث تتفاعل العناصر الطبيعية من أصول مختلفة ، مزيجها هو الذي يخلق نظامًا فريدًا ومتوازنًا.
الغلاف الجوي
الغلاف الجوي الخارجي لكوكب الأرض. تتركز معظم كتلتها على السطح ، وتمتد في الارتفاع لمسافة ثلاثة آلاف كيلومتر. الغلاف الجوي هو الأخف وزنا بين جميع الأصداف ، فهو لا يترك السطح فقط بسبب جاذبية الكوكب ، ولكن مع زيادة الارتفاع ، يتم تفريغ طبقاته تدريجيا. توفر طبقة الأوزون الحماية ضد التعرض للشمس المشعة عن طريق تقليل مستوى الأشعة فوق البنفسجية التي تضرب الأرض. يتكون الغلاف الجوي من غازات: ثاني أكسيد الكربون ، نيتروجين ، أكسجين ، أرجون ، والتي تضمن وجود الكائنات الحية.
المحيط المائي
يشمل المحيط الحيوي للأرض جزءًا من القشرة المائية للكوكب. يختلف تكوينها باختلاف حالة تجميع المادة. يوحد الغلاف المائي جميع موارد المياه على الكوكب ، والتي يمكن أن تكون في صورة سائلة وغازية وصلبة. تعمل الطبقات السطحية للمحيط العالمي على إعادة توزيع الحرارة القادمة من الشمس عبر الغلاف الجوي. الماء له أهمية خاصة في عملية تداول المواد في الطبيعة ، لأنه الجزء الأكثر حركة. لقد أتقنت الكائنات الحية في المحيط الحيوي عنصر الماء تمامًا ، ويمكن العثور عليها في أعمق أحواض قاع المحيط العالمي وفي الأنهار الجليدية في القطب الشمالي. يتضمن التركيب الكيميائي للغلاف المائي العناصر الرئيسية التالية: المغنيسيوم والصوديوم والكلور ،الكبريت ، الكربون ، الكالسيوم ، إلخ.
ليثوسفير
في نظامنا الشمسي ، ليست كل الكواكب لها غلاف صلب ، والأرض في هذه الحالة هي استثناء. الغلاف الصخري عبارة عن كتلة ضخمة من الصخور (الصلبة) التي تشكل جزءًا من الأرض وتكون بمثابة قاع المحيطات. يتراوح سمك قشرة الأرض هذه من 70 إلى 250 كيلومترًا ، وتكوينها هو الأكثر تنوعًا من حيث عدد العناصر الكيميائية (السيليكون ، والألمنيوم ، والحديد ، والأكسجين ، والمغنيسيوم ، والبوتاسيوم ، والصوديوم ، وما إلى ذلك) ، وهي ضروري لوجود جميع الكائنات الحية. يتميز هذا الغلاف الأرضي بأصغر عرض لطبقة توزيع الحياة. الأكثر تطوراً هي الطبقة العليا من الغلاف الصخري ، والتي يبلغ طولها عدة أمتار. مع زيادة العمق ، تزداد درجة حرارة وكثافة الغلاف الصلب ، مما يجعل ، إلى جانب غياب الضوء ، من المستحيل وجود الكائنات الحية.
المحيط الحيوي
يوحد هذا الغلاف الأرضي جميع قذائف الأرض (الغلاف المائي والغلاف الجوي والغلاف الصخري) من خلال وجود المادة الحية فيها. من الصعب المبالغة في تقدير دور المحيط الحيوي للبشرية جمعاء ، فهو البيئة ومصدر الأصل. هذا نظام معقد من العلاقات المتبادلة التي تحدد إمكانية وجود أي كائن حي بسبب تبادل المادة والطاقة. يشارك أكثر من 40 عنصرًا كيميائيًا في عملية الدوران ، والتي تحدث باستمرار بين المركبات العضوية وغير العضوية. المصدر الرئيسي للطاقة هو الشمس. تقع الأرض على مسافة مثالية من النجم ومجهزة بواقيحاجز الجو. لذلك ، تعد الطاقة الشمسية ، إلى جانب المادة الحية ، أهم عامل كيميائي حيوي في وجود المحيط الحيوي. نظرًا لتأثير عدد من العوامل ، فإن العمليات الجارية لها شكل دوري كامل ، فهي تضمن تداول المادة بين الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف المائي والكائنات الحية.
حدود المحيط الحيوي
عند تحليل طول غلاف المحيط الحيوي ، يمكن للمرء أن يرى توزيعه غير المتكافئ. يقع الحد الأدنى في طبقات الغلاف الصخري ، ولا يقل عن 4 كم. الطبقة العليا من قشرة الأرض - التربة - هي الطبقة الأكثر تشبعًا في المحيط الحيوي من حيث كثافة محتوى المادة الحية. الغلاف المائي ، الذي يشمل مساحات المحيط العالمي والأنهار والبحيرات والمستنقعات والأنهار الجليدية ، هو جزء كامل من "القشرة الحية". لوحظت أعلى تركيزات من الكائنات الحية في الطبقات السطحية والساحلية للمسطحات المائية ، ولكن توجد الحياة أيضًا في أحواض أعماق البحار ، على عمق أقصى يزيد عن 11 كم ، وفي رواسب القاع. تقع الحدود العليا للمحيط الحيوي على مسافة 20 كم من السطح. يحد الغلاف الجوي من "الطبقة الحية" إلى درع الأوزون ، حيث سيتم تدمير الكائنات الحية فوقها بواسطة الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة. وبالتالي ، فإن أقصى تركيز للمادة الحية يقع عند حدود الغلاف الصخري والغلاف الجوي.
تكوين
تم إنشاء عقيدة المحيط الحيوي بواسطة VI Vernadsky ، كما حدد الدور الرئيسي للكائنات الحية في تكوين وتشغيل "القشرة الحية" للأرض. في السابق ، توصل علماء آخرون إلى استنتاجات مماثلة ، لكن روسيةكان عالم الطبيعة قادرًا على إثبات الحاجة إلى التواجد في بنية المركبات غير العضوية ، والتي تشارك أيضًا في الدورة العامة. في رأيه ، المحيط الحيوي لديه التكوين التالي:
- الكائنات الحية (الكتلة البيولوجية ، مجموع كل الأنواع).
- مادة حيوية المنشأ (تم إنشاؤها أثناء حياة الكائنات الحية ، وهي نتاج معالجتها).
- مادة خاملة (مركبات غير عضوية يتم إنشاؤها بدون مشاركة الكائنات الحية).
- مادة خاملة بيولوجية (تتكون بشكل مشترك من كائنات حية ومادة خاملة).
- مادة من أصل كوني.
- ذرات متناثرة.
تاريخ حدوث
مليارات السنين ، تشكلت الغلاف الصخري للأرض. حدثت المرحلة التالية في تكوين ما يسمى الغلاف الحيوي بسبب العمليات الجيولوجية التي حركت الصفائح التكتونية ، وتسببت في ثوران بركاني ، وزلازل ، وما إلى ذلك. بعد تكوين أشكال جيولوجية مستقرة ، كان دور ظهور الكائنات الحية. لقد حصلوا على فرصة للتطور بسبب الانبعاثات النشطة للعديد من العناصر البيوكيميائية التي حدثت أثناء تكوين الغلاف الصخري. كانت المادة الحية تخلق ظروفًا مقبولة للحياة لعدة ملايين من السنين. بسبب تطوره المرحلي ، تم تشكيل تكوين الغاز في الغلاف الجوي. أتاح التفاعل المستمر للمركبات العضوية وغير العضوية تحت تأثير طاقة الشمس إمكانية انتشار المادة الحية في جميع أنحاء الكوكب وتغير مظهرها بشكل ملحوظ.
التطور
ظهرت الكائنات الحية الأولى على الأرض في الغلاف المائي ، واستمر خروجها التدريجي إلى الأرض لفترة طويلة جدًا. تسبب تطوير غلاف آخر للمحيط الحيوي - الغلاف الصخري ، في تكوين طبقة الأوزون. بسبب عملية التمثيل الضوئي ، تمتص كتلة بيولوجية ضخمة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتطلق الأكسجين. في هذه الحالة ، تستخدم المادة الحية مصدر طاقة لا ينضب تقريبًا - الشمس. الكائنات الهوائية ، التي تفتقر إلى المواد العضوية في سمك الغلاف المائي ، جاءت إلى سطح الأرض وسرعت بشكل كبير عملية التطور بسبب دورة الطاقة. في الوقت الحاضر ، "القشرة الحية" للأرض في حالة توازن مستقر ، لكن البشرية تمارس تأثيرًا سلبيًا متزايدًا عليها. يتم إنشاء مجال جديد من الأرض - noosphere ، إنها تعني مساعدة أكثر انسجامًا للإنسان والطبيعة ، ولكن هذا موضوع منفصل ومثير للاهتمام للغاية للدراسة. يستمر المحيط الحيوي في العمل ، على الرغم من الانخفاض الكبير في الكتلة الحيوية ، تسعى "القشرة الحية" إلى تعويض الضرر الناجم عن الأنشطة البشرية. كما يظهر التاريخ ، يمكن أن تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً.
وظائف الكيمياء الحيوية
المكون الرئيسي في هيكل المحيط الحيوي هو الكتلة الحيوية. يؤدي جميع الوظائف البيوكيميائية لـ "القشرة الحية" ، ويحافظ على تكوينها في حالة توازن ، ويضمن عملية تداول المواد والطاقة. تحافظ وظيفة الغاز على التكوين الأمثل للغلاف الجوي. هي تكونيتم تنفيذه عن طريق التمثيل الضوئي للنباتات ، التي تطلق الأكسجين وتمتص ثاني أكسيد الكربون. تنبعث الكائنات الحية من CO2أثناء الزفير والتحلل. يحدث تبادل الغازات باستمرار ، وتشارك فيه المركبات غير العضوية أثناء مرور التفاعلات الكيميائية. تتكون وظيفة الطاقة من استيعاب وتحويل الكتلة الحيوية (النبات) لمصدر خارجي - ضوء الشمس. تضمن وظيفة التركيز تراكم العناصر الغذائية. تتراكم جميع الكائنات الحية في عملية الحياة المستوى الضروري من محتوى العناصر الكيميائية الحيوية ، والتي تعود بعد وفاتها إلى المحيط الحيوي في شكل مركبات عضوية وغير عضوية. وظيفة الأكسدة والاختزال هي تفاعل كيميائي حيوي. يحدث خلال حياة الكائن الحي وهو رابط ضروري في تداول المواد.
الكتلة الحيوية
جميع الكائنات الحية موزعة بشكل غير متساو على المجالات الكروية للأرض. لوحظ أعلى تركيز للكتلة الحيوية عند تقاطعات الغلاف الأرضي للكوكب. يحدث هذا بسبب تكوين الظروف المعيشية المثلى (درجة الحرارة ، الرطوبة ، الضغط ، وجود مركبات كيميائية حيوية). كما أن تكوين الكتلة الحيوية ليس من نفس النوع. على الأرض ، تتمتع النباتات بميزة ؛ في الغلاف المائي ، تشكل الحيوانات أساس المادة الحية. تعتمد كثافة الكتلة الحيوية على الموقع الجغرافي وعمق السكن في الغلاف الصخري والارتفاع في الغلاف الجوي. عدد الأنواع النباتية والحيوانية كبير جدًا ، لكن المحيط الحيوي هو موطن جميع الكائنات الحية. علم الأحياء ، كعلم منفصل ، إلى حد كبيريشرح جميع العمليات التي تتم فيه. هذا هو أصل جميع أنواع الكتلة الحيوية وتكاثرها وترحيلها.
ميزات المحيط الحيوي
ستضمن أهمية وحجم "القشرة الحية" للأرض دراستها المستمرة من قبل الأجيال الجديدة من علماء الطبيعة. النظام فريد من نوعه في سلامته وتطوره الديناميكي وتوازنه. باعتبارها الميزة الرئيسية والأكثر إثارة للدهشة ، يمكن للمرء أن يميز المرونة والقدرة على التعافي. عدد الكوارث خلال وجود المحيط الحيوي كفيلم حي للكوكب هائل. لقد أدت إلى انقراض معظم الكتلة الحيوية ، وتغيير مظهر الكوكب بشكل كبير ، وتصحيح العمليات التي تحدث على سطحه وفي قلبه. ولكن بعد كل ضربة ، تمت استعادة المحيط الحيوي في شكل متغير ، للتكيف مع التأثير السلبي أو قمعه. هذا هو السبب في أن المحيط الحيوي للأرض هو كائن حي يمكنه تنظيم جميع العمليات التي تحدث في الطبيعة بشكل مستقل.
آفاق التنمية
كل طفل حديث في المدرسة الابتدائية موضوع مثل التاريخ الطبيعي (الصف 3). في هذه الدروس ، يشرحون لشخص صغير ما هو العالم من حوله ووفقًا للقواعد الموجودة. ربما يكون من المفيد تغيير البرنامج قليلاً وتعليم الأطفال احترام الطبيعة وحبها ، عندها ستتمكن البشرية من إنشاء مجال جغرافي جديد. يجب تطبيق كل المعرفة المتراكمة عبر القرون حول المحيط الحيوي من أجل مزيد من التطوير ، مما يعني اتحاد الطبيعة والإنسان. قبل فوات الأوان لإصلاح ما تم إنجازهضرر على البيئة ، يجب أن يفكر الناس في حقيقة أن "القشرة الحية" للأرض يمكن أن تتعافى من تلقاء نفسها ، ولكن في نفس الوقت يمكنها القضاء على كائن يسبب ضررًا دائمًا لسلامته وتناغمه.
