ชีวมณฑลถือเป็นเปลือกโลกซึ่งมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปอย่างแข็งขันตลอดช่วงชีวิต
ศึกษาประวัติศาสตร์
ได้แนะนำแนวคิดของชีวมณฑลเป็นสนามแห่งชีวิตในวิทยาศาสตร์Jean Baptiste de Lamarck ในครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 เป็นคนที่เข้ามาใกล้เธอที่สุดเพื่อเข้าใจเธอ แต่คำนี้ถูกเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียชื่อ Edward Suess เขาทำงานในด้านธรณีวิทยาและเข้าใจโดยชีวมณฑลถึงจำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ตอนนี้ความหมายดังกล่าวถูกใส่เข้าไปในคำว่า "ไบโอตา" Suess สรุปสมมติฐานและผลการวิจัยของเขาในงานทางวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง "Face of the Earth" ซึ่งเขาอธิบายธรณีวิทยาของเทือกเขาแอลป์
แนวคิดสมัยใหม่ของชีวมณฑลถูกคิดค้นขึ้นนักธรณีเคมีชาวรัสเซียที่มีความรู้ด้านสารานุกรมในสาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ - Vladimir Ivanovich Vernadsky ในฐานะศาสตราจารย์วิชาแร่วิทยาที่มหาวิทยาลัยมอสโก เขาได้ประพันธ์ผลงานอันยิ่งใหญ่เรื่อง Biosphere ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1926 ในงานนี้เป็นครั้งแรกที่เขาให้คำจำกัดความโดยละเอียดของคำศัพท์นี้
วีเอ็มVernadsky เชื่ออย่างถูกต้องว่าชีวมณฑลเป็นพื้นที่ศูนย์กลางขนาดใหญ่ของโลกซึ่งทำหน้าที่เป็นแรงหลักธรณีเคมี ดังนั้นจึงเป็นพื้นที่ที่ชีวิตมีอยู่ในขณะนี้หรือเคยมีอยู่ กล่าวคือ ชีวมณฑลมีลักษณะเฉพาะโดยการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตหรือผลิตภัณฑ์ของกิจกรรมที่สำคัญของพวกเขา
ประเภทของสารในชีวมณฑล
VI Vernadsky ระบุสารหลายประเภทที่เป็นพื้นฐานของชีวมณฑล
- แท้จริงแล้ว สิ่งมีชีวิต ซึ่งเกิดขึ้นจากชุดของสิ่งมีชีวิต
- สารชีวภาพที่เกิดขึ้นระหว่างและยังคงอยู่หลังกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต เรากำลังพูดถึงก๊าซในบรรยากาศ ถ่านหิน น้ำมัน และอื่นๆ
- สารเฉื่อยที่เกิดขึ้นโดยปราศจากการแทรกแซงของสิ่งมีชีวิต
- สาร Bioinert เป็นสารประกอบที่เกิดจากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตร่วมกับกระบวนการทางชีวภาพ
ขอบเขตของชีวมณฑลถูกกำหนดตามการปรากฏตัวของสารข้างต้นในเปลือกโลก
สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล
เห็นได้ชัดว่าธรณีเคมีหลักและกระบวนการพลังงานดำเนินการด้วยการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต VI Vernadsky ได้กำหนดแนวคิดของเขาในลักษณะนี้ สิ่งมีชีวิต - สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่มีอยู่ในขณะนี้ซึ่งประกอบเป็นมวลรวมเดียวซึ่งแสดงเป็นองค์ประกอบทางเคมีเบื้องต้น, น้ำหนัก, พลังงาน
คุณสมบัติหลักของสิ่งมีชีวิตคือกิจกรรมเนื่องจากการเชื่อมต่อกับสิ่งแวดล้อมโดยกระแสชีวภาพคงที่ กระแสน้ำเกิดจากการหายใจ การให้อาหาร การสืบพันธุ์ ในบริบทนี้ กิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตถือได้ว่าเป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่ทรงพลังของธรรมชาติของดาวเคราะห์
การโยกย้ายอย่างถาวรขององค์ประกอบทางเคมีระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมทั้งสองทิศทางเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง การดำเนินการตามกระบวนการนี้เป็นไปได้เนื่องจากความใกล้ชิดขององค์ประกอบทางเคมีพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตกับองค์ประกอบทางเคมีของเปลือกโลก
พืช ดำเนินการสังเคราะห์แสง สร้างในชีวมณฑลเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งมีพลังงานจำนวนมาก ดังนั้น สิ่งมีชีวิตจึงสะสมและเปลี่ยนพลังงานการแผ่รังสีที่เกี่ยวข้องของดวงอาทิตย์ การถ่ายโอนพลังงานเป็นไปได้เนื่องจากการเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตอย่างต่อเนื่อง อัตราการสืบพันธุ์ตามที่ VI Vernadsky เชื่ออย่างถูกต้องคืออัตราที่พลังงานธรณีเคมีถูกถ่ายโอนในชีวมณฑล
พรมแดน
ส่วนของชีวมณฑลที่ปัจจุบันประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตมักจะเรียกว่านีโอไบโอสเฟียร์ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือทันสมัย และพื้นที่ที่เป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตโบราณคือ Paleobiosphere
มวลรวมของจีโอสเฟียร์ของโลกอยู่ที่ประมาณ 2420พันล้านตัน ค่านี้เท่ากับ 200 เท่าของมวลบรรยากาศ ดังนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าชั้นของสิ่งมีชีวิตในมวลรวมของธรณีสเฟียร์นั้นไม่มีนัยสำคัญ
ช่วงศักยภาพและขอบเขตการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตกำหนด "การแพร่หลายของชีวิต" สิ่งมีชีวิตค่อย ๆ ตั้งรกรากอยู่ในทะเลและมหาสมุทร จากนั้นก็ไปอาศัยอยู่บนบก ตามข้อมูลของ Vernadsky องค์ประกอบและขอบเขตของชีวมณฑลกำลังเปลี่ยนแปลงไป
ควรสังเกตว่าไม่เหมือนโลกอื่น ๆเปลือกหอย มีเพียงชีวมณฑลเท่านั้นที่ถือว่าซับซ้อน นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็น "ที่กำบัง" จากสิ่งมีชีวิตและเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก รวมทั้งมนุษย์ด้วย
ขอบเขตของชีวมณฑลถูกกำหนดไว้ดังนี้ประกอบด้วยชั้นบรรยากาศด้านล่าง ธรณีภาคตอนบน และชั้นไฮโดรสเฟียร์ทั้งหมด และความสูงของชั้นบรรยากาศ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือความหนาวเย็น ความกดอากาศต่ำ และความลึกของมหาสมุทร ซึ่งความดันที่สามารถเข้าถึงชั้นบรรยากาศได้ถึง 12,000 ชั้น ทั้งหมดนี้เป็นชีวมณฑล ขอบเขตของชีวมณฑลกว้างมากเนื่องจากขีดจำกัดความทนทานต่ออุณหภูมิของสิ่งมีชีวิตที่กว้างมาก
ควรสังเกตว่ามีแบคทีเรียดังกล่าวด้วยซึ่งสามารถอยู่ในสุญญากาศได้ ข้อจำกัดของการปรับตัวให้เข้ากับสภาวะทางเคมีนั้นกว้างมากเช่นกัน การมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตนั้นมีอยู่จริง ตัวอย่างเช่น ภายใต้อิทธิพลคงที่ของรังสีไอออไนซ์ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดมีความทนทานมากจนตามเกณฑ์บางประการ ความสามารถของพวกมันนั้นอยู่นอกขอบเขตของชีวมณฑล
ขอบบนของชีวมณฑล
ชีวิตในชั้นบรรยากาศในส่วนต่าง ๆ ของโลกอยู่ที่ระดับความสูงต่างกัน ในโซนของขั้วโลกใต้และขั้วโลกเหนือ ค่านี้คือ 8-10 กม. ใกล้เส้นศูนย์สูตร - 17-18 กม. เหนือดินแดนอื่นทั้งหมด - 20-25 กม. ดังนั้นมีเพียงโทรโพสเฟียร์เท่านั้นที่เต็มไปด้วยชีวิต - ส่วนล่างของชั้นบรรยากาศ
ขีดจำกัดทางกายภาพของการแพร่กระจายของชีวิตในชั้นบรรยากาศอยู่ที่ขอบล่างของชั้นโอโซน
อุทกสเฟียร์
ไฮโดรสเฟียร์เกิดจากมหาสมุทร ทะเล ทะเลสาบแม่น้ำและแผ่นน้ำแข็ง มีชีวิตที่ส่วนลึกทั้งหมด สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่อย่างท่วมท้นครอบครองชั้นผิวน้ำและพื้นที่ชายฝั่งทะเล แต่ถึงแม้จะอยู่ที่ระดับความลึก 11,022 ม. ในภาวะซึมเศร้าที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรโลก (Mariinsky) ก็ยังมีคนอาศัยอยู่ นีโอไบโอสเฟียร์ยังรวมถึงตะกอนที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตโบราณด้วย
ขอบล่างของชีวมณฑล
ถ้าเราพูดถึงธรณีภาคแล้วดินแน่นอนเป็นชั้นที่มีประชากรหนาแน่นที่สุด แต่การดำรงอยู่ของชีวิตสังเกตเห็นได้ลึกกว่ามาก - ใต้ดินประมาณ 6-7 กิโลเมตร สิ่งนี้ใช้ได้กับรอยแตกและถ้ำลึกเป็นหลัก
สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในชีวมณฑล
สิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือขึ้นอยู่กับวิธีการได้รับพลังงานที่จำเป็นสำหรับชีวิต: autotrophic และ heterotrophic ที่อยู่อาศัยของตัวแทนของทั้งสองกลุ่มคือชีวมณฑล ขอบเขตของชีวมณฑลถูกกำหนดโดยการกระจาย
ตัวแทนของสิ่งมีชีวิต autotrophic ในพวกมันอาหารไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สำหรับสิ่งนี้พวกเขาต้องการแสงแดดหรือพลังงานของพันธะเคมีของสารประกอบอนินทรีย์ ทั้งสองสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานในขณะที่ได้รับสารอาหารจากแร่ธาตุ
Autotrophs แบ่งออกเป็นสองกลุ่มย่อยเหล่านี้คือ phototrophs (สีเขียว) และ chemotrophs (แบคทีเรีย) อดีตสามารถมีอยู่ได้เฉพาะในบริเวณที่แสงแดดส่องถึงเท่านั้น แต่อย่างหลังเนื่องจากการใช้สารประกอบทางเคมีที่เป็นธรรมชาติเป็นแหล่งพลังงานจึงแพร่หลายมากขึ้น
ในทางกลับกัน Heterotrophs เป็นแหล่งที่มาพลังงานและโภชนาการต้องการอินทรียวัตถุที่ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตอื่น นั่นคือ ถ้าไม่มีงานเบื้องต้นของ autotrophs การดำรงอยู่ของพวกเขาจะเป็นไปไม่ได้ สัตว์และมนุษย์ในฐานะผู้อาศัยในชีวมณฑลเป็นสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน
“หนังชีวิต”
การกระจายชีวิตที่ไม่สม่ำเสมอเป็นหนึ่งในลักษณะสำคัญที่กำหนดลักษณะของชีวมณฑล ขอบเขตของชีวมณฑลมีความหนาแน่นน้อยที่สุดของชีวิต พบมากที่สุดที่ทางแยกของแหล่งที่อยู่อาศัย โดยรวมแล้ว การกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลนั้นไม่สม่ำเสมออย่างมาก VI Vernadsky นำเสนอคำว่า "ภาพยนตร์แห่งชีวิต" ซึ่งอธิบายด้วยความช่วยเหลือเกี่ยวกับพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นที่สุดของชีวมณฑล ขอบเขตสัมผัสดินและอากาศเป็นฟิล์มส่วนแรกซึ่งมีความหนาตั้งแต่ 2 ถึง 3 ซม. ส่วนที่สองแสดงโดยโซนสัมผัสอากาศกับดิน - แถบชายฝั่งและเขตที่มีน้ำล้น ส่วนที่สามแสดงโดยเขตร่าเริงของมหาสมุทร (สูงถึง 200 ม.) นั่นคือพื้นที่ที่รังสีของดวงอาทิตย์ทะลุผ่านได้ฟรี
องค์กรเชิงพื้นที่คือกลไกที่รับรอง "ความเป็นอมตะทางธรณีวิทยาของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด" มนุษย์ในฐานะผู้อาศัยในชีวมณฑลพร้อมกับสิ่งมีชีวิตต่างถิ่นอื่น ๆ เป็นผู้มีส่วนร่วมโดยตรงในวัฏจักรพลังงานที่ช่วยให้มั่นใจถึงชีวิตบนโลก
