Một người thường gọi không gian xung quanh là thiên nhiên hoặc môi trường sống. Hầu hết chúng tôi nhận được kiến thức cơ bản về khái niệm này trong các bài học ở trường: lịch sử tự nhiên (lớp 3), địa lý và sinh học (4), giải phẫu và hóa học (6). Nhưng ít ai hiểu được các ngành khoa học này được kết hợp với nhau như thế nào, ngoại trừ việc chúng đều thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên. Để tóm tắt tất cả kiến thức của con người về thế giới xung quanh, một cái tên có sức chứa đã được tạo ra - sinh quyển. Bất chấp nhiều năm nghiên cứu và tìm hiểu kỹ lưỡng, hành tinh Trái đất vẫn cho các nhà khoa học lý do để suy nghĩ về các quá trình diễn ra trên nó.
Định nghĩa
Thế nào được gọi là sinh quyển? Trong tài liệu có khá nhiều cách hiểu về thuật ngữ này và tất cả đều khác nhau về nội dung, nhưng gần như giống hệt nhau về nghĩa. Thông thường, sinh quyển được gọi là hệ sinh thái toàn cầu của hành tinh, trong đó con người được coi là một trong số ít loài. Nếu chúng ta dịch tên "sinh quyển" theo nghĩa đen từ tiếng Hy Lạp cổ đại, thì nó có hai gốc. "Sphere" có nghĩa là "vùng, hình cầu, quả bóng", và từ gốc "bios" được dịch là "cuộc sống". Nó chỉ ra một cái tên khá hấp dẫn và chính xác, trên thực tế, nó định nghĩa một ngành khoa học phức tạp và nhiều mặt. VI Vernadsky đưa ra câu trả lời mở rộng cho câu hỏi cái gì được gọi là sinh quyển. Ông định nghĩa khái niệm này là một tổ hợp kiến thức khoa học về Trái đất, bao gồm địa lý, địa hóa, sinh học, địa chất. Sinh quyển là một tập hợp các lớp vỏ của trái đất, các lớp vỏ này được kết hợp với nhau theo nguyên tắc về sự hiện diện của các sinh vật và môi trường sống của chúng. Tất cả các quả cầu đều khác nhau về thành phần, chức năng và tính chất, nhưng mỗi quả cầu đều đóng một vai trò quan trọng trong sự tồn tại và tiến hóa của thế giới xung quanh chúng ta.
Dạy về sinh quyển
Nhà triết học, nhà khoa học, nhà địa chất và nhà sinh hóa V. I. Vernadsky đã tạo ra một hệ thống tri thức toàn diện. Cho đến đầu thế kỷ 20, có rất nhiều công trình nghiên cứu về Trái đất và các quá trình xảy ra trên nó, nhưng nhà khoa học vĩ đại người Nga đã tìm cách đào sâu và khái quát vật liệu này. Vào đầu thế kỷ 19, nhà tự nhiên học người Pháp Lamarck đã xác định khái niệm ban đầu về khoa học tương lai, nhưng không đặt tên cho nó. Nhà cổ sinh vật học và địa chất học người Áo Eduard Suess đã đặt ra thuật ngữ "sinh quyển" vào năm 1875, thuật ngữ này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Ông sẽ định nghĩa khoa học này là kiến thức về tất cả sự sống trên hành tinh của chúng ta. Chỉ sau 50 năm nữa Vernadsky sẽ chứng minh được mối quan hệ giữa cơ thể sống và các chất vô cơ, sự tuần hoàn của chúng. Được gọi là gìsinh quyển ở giai đoạn hiện tại? Đây là một trong những lớp vỏ của hành tinh, trong đó các nguyên tố tự nhiên có nguồn gốc khác nhau tương tác với nhau, chính sự kết hợp của chúng đã tạo ra một hệ thống cân bằng, độc đáo.
Bầu không khí
Lớp vỏ không khí bên ngoài của hành tinh Trái đất. Phần lớn khối lượng của nó tập trung ở bề mặt, và theo chiều cao, nó kéo dài tới ba nghìn km. Khí quyển nhẹ nhất trong tất cả các lớp vỏ, nó không rời khỏi bề mặt chỉ do lực hấp dẫn của hành tinh, mà theo chiều cao tăng dần, các lớp của nó dần dần bị thải ra ngoài. Tầng ôzôn bảo vệ chống lại sự tiếp xúc với phóng xạ mặt trời bằng cách giảm mức độ tia cực tím chiếu vào trái đất. Thành phần của khí quyển bao gồm các khí: carbon dioxide, nitơ, oxy, argon, đảm bảo sự tồn tại của các sinh vật sống.
Thủy quyển
Sinh quyển của Trái đất bao gồm một phần vỏ nước của hành tinh. Thành phần của nó thay đổi tùy theo trạng thái tập hợp của chất. Thủy quyển hợp nhất tất cả các nguồn nước trên hành tinh, có thể ở thể lỏng, thể khí và thể rắn. Các lớp bề mặt của Đại dương Thế giới đóng vai trò phân phối lại nhiệt đến từ Mặt trời qua bầu khí quyển. Nước có tầm quan trọng đặc biệt trong quá trình tuần hoàn của các chất trong tự nhiên, vì nó là phần cơ động nhất. Các sinh vật của sinh quyển đã hoàn toàn làm chủ được yếu tố nước, chúng có thể được tìm thấy ở các lưu vực đáy sâu nhất của Đại dương Thế giới và trong các sông băng ở Bắc Cực. Thành phần hóa học của thủy quyển bao gồm các nguyên tố chính sau: magie, natri, clo,lưu huỳnh, cacbon, canxi, v.v.
Lithosphere
Trong hệ mặt trời của chúng ta, không phải hành tinh nào cũng có vỏ rắn, Trái đất trong trường hợp này là một ngoại lệ. Thạch quyển là một khối đá khổng lồ (cứng) tạo nên một phần của đất và đóng vai trò là đáy của đại dương. Độ dày của lớp vỏ Trái đất này là từ 70 đến 250 km, thành phần của nó đa dạng nhất về số lượng các nguyên tố hóa học (silic, nhôm, sắt, oxy, magiê, kali, natri, v.v.), là cần thiết cho sự tồn tại của mọi sinh vật sống. Địa quyển này được đặc trưng bởi chiều rộng nhỏ nhất của lớp phân bố sự sống. Phát triển nhất là tầng trên của thạch quyển cao vài mét. Khi độ sâu tăng lên, nhiệt độ và mật độ của lớp vỏ cứng tăng lên, cùng với việc không có ánh sáng, khiến các sinh vật sống không thể tồn tại.
Sinh quyển
Địa quyển này hợp nhất tất cả các lớp vỏ của Trái đất (thủy quyển, khí quyển và thạch quyển) bởi sự hiện diện của vật chất sống trong đó. Khó có thể đánh giá quá cao vai trò của sinh quyển đối với toàn nhân loại, đó là môi trường và là nguồn gốc. Đây là một hệ thống liên hệ phức tạp quyết định khả năng tồn tại của bất kỳ sinh vật nào do trao đổi vật chất và năng lượng. Hơn 40 nguyên tố hóa học tham gia vào quá trình tuần hoàn, liên tục xảy ra giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Nguồn năng lượng chính là Mặt trời. Trái đất nằm ở khoảng cách tối ưu so với ngôi sao và được trang bị lớp bảo vệrào cản khí quyển. Vì vậy, cùng với vật chất sống, năng lượng mặt trời là yếu tố sinh hóa quan trọng nhất trong sự tồn tại của sinh quyển. Do ảnh hưởng của một số yếu tố, các quá trình đang diễn ra có dạng chu kỳ hoàn chỉnh, chúng đảm bảo sự lưu thông của vật chất giữa khí quyển, thạch quyển, thủy quyển và các sinh vật sống.
Ranh giới của sinh quyển
Khi phân tích chiều dài của lớp vỏ của sinh quyển, người ta có thể thấy sự phân bố không đồng đều của nó. Ranh giới dưới nằm trong các lớp của thạch quyển, nó không nằm dưới 4 km. Lớp trên của vỏ trái đất - đất - là lớp bão hòa nhất của sinh quyển về mật độ của hàm lượng vật chất sống. Thủy quyển, bao gồm các phần mở rộng của Đại dương Thế giới, sông, hồ, đầm lầy, sông băng, hoàn toàn là một phần của "vỏ sống". Nồng độ sinh vật cao nhất được quan sát thấy ở các lớp bề mặt và ven biển của các thủy vực, nhưng sự sống cũng tồn tại ở các lưu vực biển sâu, ở độ sâu tối đa hơn 11 km, và trong các lớp trầm tích dưới đáy. Ranh giới trên của sinh quyển nằm cách bề mặt 20 km. Khí quyển giới hạn "tầng sống" với một lá chắn ôzôn, trên đó các sinh vật sẽ bị tiêu diệt bởi bức xạ cực tím sóng ngắn. Do đó, nồng độ tối đa của vật chất sống nằm ở ranh giới của thạch quyển và khí quyển.
Thành phần
Học thuyết về sinh quyển do VI Vernadsky sáng tạo ra, ông cũng xác định vai trò then chốt của sinh vật đối với sự hình thành và hoạt động của “lớp vỏ sống” của Trái đất. Trước đây, các nhà khoa học khác cũng đưa ra kết luận tương tự, nhưng người Nganhà tự nhiên học đã có thể chứng minh sự cần thiết của sự hiện diện trong cấu trúc của các hợp chất vô cơ, các hợp chất này cũng tham gia vào chu trình chung. Theo ý kiến của ông, sinh quyển có thành phần như sau:
- Sinh vật sống (khối lượng sinh vật, tổng số của tất cả các loài).
- Chất sinh học (được tạo ra trong quá trình sống của sinh vật, là sản phẩm của quá trình chế biến chúng).
- Vật chất trơ (các hợp chất vô cơ được tạo ra mà không có sự tham gia của các sinh vật sống).
- Chất trơ sinh học (cùng được hình thành bởi các sinh vật sống và vật chất trơ).
- Một chất có nguồn gốc vũ trụ.
- Nguyên tử phân tán.
Lịch sử xuất hiện
Hàng tỷ năm trước, lớp vỏ rắn của Trái đất, thạch quyển, đã được hình thành. Giai đoạn tiếp theo trong quá trình hình thành cái gọi là sinh quyển xảy ra do các quá trình địa chất di chuyển các mảng kiến tạo, gây ra các vụ phun trào núi lửa, động đất, … Sau khi hình thành các dạng địa chất ổn định, đến lượt sự xuất hiện của các sinh vật sống. Chúng có cơ hội phát triển do sự phát thải tích cực của các nguyên tố sinh hóa khác nhau xảy ra trong quá trình hình thành thạch quyển. Vật chất sống đã được tạo ra những điều kiện có thể chấp nhận được cho sự sống trong vài triệu năm. Do quá trình tiến hóa theo từng giai đoạn của nó, thành phần khí của khí quyển đã được hình thành. Sự tương tác liên tục của các hợp chất hữu cơ và vô cơ dưới tác động của năng lượng Mặt trời khiến vật chất sống có thể lan truyền khắp hành tinh vàthay đổi đáng kể ngoại hình của cô ấy.
Tiến hóa
Những sinh vật sống đầu tiên trên Trái đất xuất hiện trong thủy quyển, việc chúng dần dần thoát ra khỏi đất liền kéo dài trong một khoảng thời gian khá dài. Sự phát triển của một lớp vỏ khác của sinh quyển - thạch quyển, gây ra sự hình thành của tầng ôzôn. Do quá trình quang hợp, một khối lượng sinh vật khổng lồ đã hấp thụ khí cacbonic từ khí quyển và thải ra khí ôxy. Trong trường hợp này, vật chất sống sử dụng một nguồn năng lượng gần như vô tận - Mặt trời. Các sinh vật hiếu khí, thiếu chất hữu cơ trong độ dày của thủy quyển, đã đến bề mặt đất và đẩy nhanh đáng kể quá trình tiến hóa do chu trình năng lượng. Hiện tại, "lớp vỏ sống" của Trái đất đang ở trạng thái cân bằng ổn định, nhưng loài người đang tác động tiêu cực ngày càng lớn lên nó. Một hình cầu mới của trái đất đang được tạo ra - noosphere, nó ngụ ý về sự hỗ trợ hài hòa hơn của con người và thiên nhiên, nhưng đây là một chủ đề riêng biệt và rất thú vị để nghiên cứu. Sinh quyển vẫn tiếp tục hoạt động, mặc dù sinh khối giảm đáng kể, "lớp vỏ sống" tìm cách bù đắp những thiệt hại do hoạt động của con người gây ra. Như lịch sử cho thấy, quá trình này có thể mất một khoảng thời gian đáng kể.
Chức năng sinh hóa
Thành phần chính trong cấu trúc của sinh quyển là sinh khối. Nó thực hiện tất cả các chức năng sinh hóa của "vỏ sống", duy trì thành phần của nó ở trạng thái cân bằng, và đảm bảo quá trình lưu thông của các chất và năng lượng. Chức năng khí duy trì thành phần tối ưu của khí quyển. Cô ấy làNó được thực hiện bởi quá trình quang hợp của thực vật, thải ra khí ôxy và hấp thụ khí cacbonic. Các sinh vật sống thải ra CO2trong quá trình thở ra và phân hủy. Sự trao đổi khí diễn ra liên tục, các hợp chất vô cơ tham gia vào nó trong quá trình diễn ra các phản ứng hóa học. Chức năng năng lượng bao gồm trong quá trình đồng hóa và chuyển hóa sinh khối (thực vật) của một nguồn bên ngoài - ánh sáng mặt trời. Chức năng cô đặc đảm bảo sự tích tụ các chất dinh dưỡng. Tất cả các sinh vật trong quá trình sống đều tích lũy hàm lượng các nguyên tố sinh hóa ở mức cần thiết, sau khi chết trở lại sinh quyển dưới dạng các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Chức năng oxy hóa khử là một phản ứng sinh hóa. Nó xảy ra trong quá trình sống của một cơ thể sống và là một mắt xích cần thiết trong quá trình tuần hoàn của các chất.
Sinh khối
Tất cả các sinh vật sống phân bố không đều trên các mặt cầu của trái đất. Nồng độ sinh khối cao nhất được quan sát thấy tại các điểm giao nhau của các hạt địa cầu của hành tinh. Điều này xảy ra do sự hình thành các điều kiện sống tối ưu (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, sự hiện diện của các hợp chất sinh hóa). Thành phần sinh khối cũng không cùng loại. Trên cạn, thực vật có lợi thế; trong thủy quyển, động vật hình thành cơ sở của vật chất sống. Mật độ sinh khối phụ thuộc vào vị trí địa lý, độ sâu sinh sống trong thạch quyển và độ cao trong khí quyển. Số lượng các loài động thực vật rất lớn, nhưng môi trường sống của tất cả các sinh vật là sinh quyển. Sinh học, với tư cách là một môn khoa học riêng biệt, phần lớn làgiải thích tất cả các quá trình diễn ra trong đó. Đây là nguồn gốc, sinh sản, di cư của tất cả các loại sinh khối.
Đặc điểm của sinh quyển
Tầm quan trọng và quy mô của "lớp vỏ sống" của Trái đất sẽ đảm bảo cho các thế hệ nhà khoa học tự nhiên mới nghiên cứu liên tục về nó. Hệ thống này là duy nhất ở tính toàn vẹn, phát triển năng động, cân bằng. Là tính năng chính và đáng ngạc nhiên nhất của nó, người ta có thể chỉ ra khả năng phục hồi và khả năng phục hồi. Số lượng các thảm họa trong quá trình tồn tại của sinh quyển như một bộ phim sống của hành tinh là rất lớn. Chúng dẫn đến sự tuyệt chủng của phần lớn sinh khối, thay đổi đáng kể diện mạo của hành tinh, điều chỉnh các quá trình xảy ra trên bề mặt và trong lõi của nó. Nhưng sau mỗi cú đánh, sinh quyển được phục hồi ở dạng đã thay đổi, thích ứng với ảnh hưởng tiêu cực hoặc ngăn chặn nó. Đó là lý do tại sao sinh quyển của trái đất là một cơ thể sống có thể điều chỉnh độc lập tất cả các quá trình xảy ra trong tự nhiên.
Triển vọng phát triển
Mọi trẻ em hiện đại ở trường tiểu học đều học một môn như lịch sử tự nhiên (Lớp 3). Tại những bài học này, họ giải thích cho một người nhỏ bé biết thế giới xung quanh là gì và nó tồn tại theo những quy luật nào. Có lẽ nên thay đổi chương trình một chút và dạy trẻ em tôn trọng và yêu thiên nhiên, khi đó nhân loại sẽ có thể tạo ra một bầu khí quyển mới. Tất cả những kiến thức tích lũy qua nhiều thế kỷ về sinh quyển phải được áp dụng cho sự phát triển hơn nữa của nó, điều này bao hàm sự kết hợp giữa tự nhiên và con người. Trước khi quá muộn để sửa chữa những gì đã được thực hiệntác hại đến môi trường, mọi người nên nghĩ đến việc "lớp vỏ sống" của Trái đất có thể tự phục hồi, nhưng đồng thời có thể loại bỏ một vật thể gây ra tổn hại vĩnh viễn cho sự toàn vẹn và hài hòa của nó.
