Біологія. 7 клас. Андерсон

§ 3. Біосфера як глобальна екосистема

Уявлення про біосферу як заповнену життям оболонку Землі вперше сформулював видатний французький натураліст Жан Батист Ламарк. У науковий обіг цей термін ввів австрійський геолог Едуард Зюсс (1875). Докладне вчення про біосферу розробив український науковець і філософ Володимир Вернадський (іл. 8).

Біосфера — це глобальна екологічна система, межі якої визначені життєдіяльністю організмів. Біосфера охоплює частину атмосфери до висоти озонового шару (20—22 км), частину літосфери (поверхня планети та 2—3 км вглиб) і всю гідросферу. Найбільшу товщину (22 км) біосфера має в тропічних широтах, найменшу (12 км) — у полярних (іл. 9).

Сукупно всі організми утворюють, за висловом Володимира Вернадського, живу речовину планети. Її маса становить усього 0.001 % маси земної кори, але вона активно взаємодіє з неживою речовиною, інтенсивно перетворюючи останню. Фотосинтез, який здійснюють рослини та деякі інші організми, насичує атмосферу киснем, потрібним для дихання. Життєдіяльність організмів призводить до утворення одних гірських порід (зокрема, осадових: крейда, кремнезем, радіолярити, діатоміти, вапняк) і руйнування інших, вона ж обумовлює формування верхнього шару літосфери — ґрунту. Живе є неодмінною частиною колообігу речовин. Наприклад, уже відомий вам колообіг води: організми споживають воду, випаровують її, використовують як середовище існування та змінюють хімічний склад водойм.

Іл. 8. Перше видання праці В. Вернадського «Біосфера», 1926 рік

Іл. 9. Межі біосфери

Пригадайте, що таке атмосфера, гідросфера, літосфера. Які знайомі вам організми є мешканцями кожної з цих оболонок Землі?

Використовуючи інтернет-джерела, знайдіть інформацію про життя та наукову спадщину Володимира Вернадського.

Стійкість існування біосфери визначається її біорізноманіттям. У різних кліматичних зонах нашої планети існують різні екосистеми. До їх складу входять види, пристосовані саме до тих чи інших умов, навіть таких несприятливих для життя, як безводні та спекотні пустелі або холодні арктичні регіони. Стійкість екосистем, своєю чергою, визначається їхнім видовим різноманіттям. Вилучення певних компонентів може призвести до руйнування всього угруповання. Наприклад, дерева лісів захищають ґрунти від вимивання, створюють захист для інших організмів, забезпечують їх їжею та середовищем для існування. Вирубування лісів призводить до перетворення природних систем, а часто — повністю їх руйнує. Зникають мешканці лісів: рослини, тварини і гриби, відбуваються руйнівні повені та знищується верхній шар ґрунту, що вивітрюється (іл. 10).

Зміни в екосистемах можуть бути наслідком природних процесів, як-от змін клімату, а також господарської діяльності людини, спричинених нею катастроф і навіть збройних конфліктів. Дослідники та дослідниці попереджають, що ігнорування екологічних проблем може призвести до катастроф, які погіршать умови існування людства.

Окремо варто зазначити, що дослідження різноманітності організмів дає поштовх до розвитку багатьох напрямів науки. Досі невідкриті або недостатньо вивчені види можуть бути джерелом лікарських сполук і новітніх технологій. Наприклад, вивчення особливостей функціонування клітин бактерій, які є мешканцями гарячих гейзерних водойм, призвело до винайдення методу полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) (іл. 11). Він використовується в медицині для діагностування збудників захворювань, в експериментальній роботі біологів та навіть у криміналістиці для розслідування злочинів.

Іл. 10. Наслідки вирубування лісів

Іл. 11. Гарячі джерела, у яких мешкає бактерія Thermus aquaticus, за допомогою якої було розроблено метод ПЛР

Підготуйте повідомлення про використання методу ПЛР під час пандемії Covid-19.

З клітин бактерії, які виявлено на острові Пасхи, виділена сполука рапаміцин. Її використовують при трансплантації органів.

Збереження біорізноманіття є метою багатьох міжнародних угод та документів. У 1980 р. дослідники та дослідниці Міжнародного союзу охорони природи (МСОП) розробили Всесвітню стратегію охорони природи. На конференції ООН з питань довкілля та розвитку (Ріо-де-Жанейро, 1992) було схвалено Конвенцію про біорізноманіття. У ній уперше проголосили необхідність збереження біорізноманіття спільним завданням і пріоритетним напрямом діяльності всього людства. До цієї стратегії приєдналася й Україна.

Одним з важливих природоохоронних документів є Червона книга України. Цей документ містить нариси про зникомі та рідкісні види: ґрунтовну інформацію про біологію, причини зникнення, заходи охорони, сучасне розповсюдження. На його підставі розробляють наукові та практичні заходи, спрямовані на охорону, відтворення й раціональне використання організмів. В Україні вперше у світі розробили Зелену книгу, до якої заносять рідкісні та типові для певної місцевості рослинні угруповання, що потребують установлення особливого режиму їх використання.

На жаль, існує і «чорний список» — міжнародний перелік видів рослин і тварин, які зникли, починаючи з 1600 р. Підставою для внесення певного виду до цього списку є відсутність достовірних відомостей про його існування принаймні впродовж останніх 50 років. За даними МСОП на 2008 рік за останні 500 років повністю вимерли 844 види тварин і рослин, поміж яких дронт маврикійський, орел Хааста, моа тощо.

Іл. 12. Коні Пржевальського в біосферному заповіднику «Асканія-Нова» імені Ф. Е. Фальц-Фейна

Знайдіть та ознайомтеся з історією створення цього заповідника, які види та екосистеми охороняються в ньому.

Рідкісні види та види, що знаходяться на межі зникнення, а також вразливі екосистеми охороняють і відновлюють на різноманітних природоохоронних територіях. В Україні створено біосферні та природні заповідники, національні природні парки, заказники, пам’ятки природи, а також регіональні ландшафтні парки, заповідні урочища, ботанічні сади, зоологічні та дендрологічні парки тощо. П’ять біосферних заповідників: «Асканія-Нова», Карпатський, Чорноморський, Дунайський і Чорнобильський радіаційно-екологічний — мають глобальне значення, що відображено в їхньому статусі. «Асканія-Нова» — найдавніший в Україні біосферний заповідник, де збереглись унікальні ландшафти степів (іл. 12). На жаль, значна кількість заповідних територій істотно постраждала внаслідок збройної агресії Росії проти України, яка повномасштабно розпочалася у 2022 році. Вивчення її наслідків і їх ліквідація — завдання багатьох наступних років, але деякі втрати можуть бути безповоротними.

У 2015 році на саміті ООН з питань сталого розвитку затверджено Цілі сталого розвитку або Глобальні цілі (іл. 13), до впровадження яких долучилася й Україна. Результатом роботи з їх досягнення має стати збереження безпечного для існування живої та неживої природи навколишнього середовища, захист життя та здоров’я населення від негативних впливів, зумовлених забрудненням навколишнього природного середовища, досягнення гармонійної взаємодії суспільства та природи, охорона, раціональне використання та відтворення природних ресурсів. Досягнути цих цілей без біологічних знань і збереження біорізноманіття неможливо.

Іл. 13. Глобальні цілі сталого розвитку

Досягнення яких з Глобальних цілей сталого розвитку в найбільшому ступені потребують біологічних знань?

Пам’ятка дослідника та дослідниці

Перед початком роботи необхідно сформулювати мету, описати кроки дослідження, визначити форму констатації отриманих результатів і висновків.

За результатами дослідження підготувати повідомлення про дослідження, яке не має містити зайвих деталей, але чітко демонструвати кроки та результати дослідження.

Для представлення результатів дослідження можна підготувати презентацію. Це робить розповідь про власну наукову роботу більш цікавою.

Повідомлення має бути чітким і коротким. Довгі повідомлення сприймаються гірше і швидко втрачають зацікавленість аудиторії.

Якщо у вас не буде відповідей на всі питання, то спробуйте отримати їх за допомогою шкільного підручника, інтернет-джерел, наукової літератури чи вчителя. Але спочатку спробуйте зробити якісь висновки самостійно.

Необхідно усвідомити, що помилки — це теж шлях пізнання.

Важливо їх побачити, визнати та виправити!