La biosphère (du grec bios – vie, sphaira – boule) est un écosystème planétaire dynamique. C'est une sorte de coquille de la Terre, contenant la totalité des organismes vivants et la partie de la matière inanimée de la planète qui est en échange continu avec ces organismes. Réunit toutes les biogéocénoses (écosystèmes) de la planète.

Selon les conditions physiques naturelles, la biosphère est divisée en aérobiosphère (les couches inférieures de l'atmosphère), en hydrobiosphère (l'ensemble de l'hydrosphère) et en lithobiosphère (les horizons supérieurs de la lithosphère - la coque solide de la terre). La biosphère s'étend sur plusieurs kilomètres de haut en bas de la surface de la terre et de l'océan. La limite supérieure est théoriquement déterminée par la couche d'ozone, la limite inférieure par le fond de l'océan et la profondeur de la lithosphère d'environ 6000 m (elle est déterminée par la température de transition de l'eau en vapeur et la température de dénaturation des protéines).

Le concept de « biosphère » a été introduit par le scientifique autrichien E. Suess en 1875. V.I. Vernadsky a créé la doctrine de la biosphère. Il a introduit le concept de « matière vivante » et a attribué aux organismes vivants le rôle de principaux transformateurs de la planète.

Toute matière de la biosphère est divisée par V.I. Vernadsky en quatre catégories : inerte, vivant, biogénique et bioinerte.

Matière inerte (non vivante)- les objets formés à la suite de processus non liés à l'activité des organismes vivants (produits de l'activité tectonique - roches ignées et métamorphiques, certaines roches sédimentaires).

Matière vivante- formé par la totalité des organismes vivants habitant notre planète.

Nutritif- est créé et traité au cours de la vie par les organismes vivants (gaz atmosphériques, charbon, pétrole, schiste, calcaire, etc.). Il concentre une puissante énergie potentielle. Après sa formation, les organismes vivants de la substance biogène sont inactifs.

Substance bioinerte- une substance spéciale résultant de l'activité conjointe d'organismes vivants et de processus abiogéniques (sol, croûte d'altération, eaux naturelles). Les organismes vivants jouent un rôle de premier plan dans le maintien des propriétés des substances bioinertes. Ainsi, l’eau, dépourvue de vie et de ses dérivés (oxygène, dioxyde de carbone, etc.), dans les conditions de la surface terrestre, est un corps chimiquement inactif et inerte.

De nos jours, la matière vivante comprend d'autres types de matière comme substance radioactive - atomes d'éléments radioactifs (uranium, thorium, radium, radon, etc.) ; atomes de substances dispersées dans la nature - atomes individuels d'éléments présents dans la nature à l'état dispersé (molybdène, cobalt, zinc, cuivre, or, etc.) ; substance d'origine cosmique- la matière arrivant sur Terre depuis l'espace (météorites, poussières cosmiques).

La vie dans la biosphère est inégalement répartie, en mosaïque. Elle est faiblement exprimée dans les déserts froids et chauds, dans les hautes montagnes et au centre des océans. Une concentration élevée, une richesse et une diversité de vie sont inhérentes aux zones où existent différents milieux : gazeux, liquides et solides. La vie est centrée sur le contact de la lithosphère et de l'atmosphère (vie terrestre et notamment dans les sols), de l'atmosphère et de l'hydrosphère (couches superficielles de l'océan), de la lithosphère et de l'hydrosphère (fond des réservoirs). Les zones où le sol, l'eau et l'air sont étroitement adjacents les uns aux autres sont particulièrement riches en vie - les côtes et les mers peu profondes, les estuaires, les estuaires des rivières. Lieux de plus forte concentration d'organismes dans la biosphère V.I. Vernadsky les appelait « films de la vie ».

La matière vivante de la biosphère se caractérise par certaines propriétés :

Le désir de remplir tout l’espace environnant.

Cette propriété est associée à une reproduction intensive et à la capacité des organismes à augmenter intensément la surface de leur corps.

Possibilité de mouvement arbitraire dans l'espace.

Par exemple contre l’écoulement de l’eau, la gravité, le vent, etc.

Présence de composés chimiques spécifiques (protéines, enzymes, etc.) stables au cours de la vie et se décomposant rapidement après la mort. Les matières organiques et inorganiques qui en résultent sont incluses dans les cycles.

Une variété exceptionnelle de formes, de tailles, de compositions.

Grande capacité d'adaptation à des conditions de vie qui dépassent largement les contrastes de la matière inanimée (inerte). Une adaptation peut être effectuée

• 1) de manière active - en renforçant la résistance et en développant des processus de régulation qui permettent d'exercer toutes les fonctions vitales, malgré l'écart du facteur par rapport à l'optimum ;
• 2) passivement, par la subordination des fonctions vitales du corps à des changements dans les facteurs environnementaux, par exemple en tombant en animation suspendue ;
• 3) en évitant les impacts négatifs, par exemple en utilisant les migrations saisonnières.

La vitesse phénoménalement élevée des réactions est plusieurs ordres de grandeur (des centaines, des milliers, voire des millions de fois) plus rapide que celle de la nature inanimée de la planète.

Taux élevé de renouvellement de la matière vivante. Pour la biosphère, il est en moyenne de 8 ans, pour la terre de 14 ans, et pour l'océan, où prédominent les organismes à courte durée de vie (par exemple le plancton), il est de 33 jours.

La matière vivante existe sous la forme d'une alternance continue de générations, grâce à laquelle la matière vivante moderne est génétiquement liée à la matière vivante des époques passées. Dans le même temps, la présence d'un processus évolutif est caractéristique de la matière vivante, c'est-à-dire la reproduction de la matière vivante ne se produit pas par copie absolue des générations précédentes, mais par des changements morphologiques et biochimiques.

Les caractéristiques de l'interaction de la matière vivante et non vivante se reflètent dans la loi de la migration biogénique des atomes par V.I. Vernadsky, qui précise : « La migration des éléments chimiques à la surface de la terre et dans l'ensemble de la biosphère se produit soit avec la participation directe de la matière vivante (migration biogénique), soit dans un environnement dont les caractéristiques géochimiques (O2, CO2, H2, etc.) ) sont causées par la matière vivante, à la fois celle qui habite actuellement la biosphère et celle qui a agi sur la Terre tout au long de l’histoire géologique. Cette loi permet à l’humanité de gérer consciemment les processus biogéochimiques tant sur la Terre dans son ensemble que dans ses régions.

L'activité de la matière vivante dans la biosphère, dans une certaine mesure, peut être conditionnellement réduite à plusieurs fonctions fondamentales qui complètent l'idée de son activité géologique transformatrice de la biosphère. V.I. Vernadsky a examiné pour la première fois les fonctions de la matière vivante dans son livre « Biosphère » (1926) : fonctions de gaz, d'oxygène, d'oxydation, de calcium, de réduction, de concentration, fonction de destruction des composés organiques, fonction de décomposition réductrice, fonction du métabolisme et respiration des organismes. Plus tard, la classification a été légèrement modifiée, certaines fonctions ont été regroupées, d'autres ont été renommées. D'un point de vue moderne, on distingue les fonctions suivantes de la matière vivante : énergie, gaz, redox, concentration, destructrice, transport, environnementale, dissipative, informationnelle, activité humaine biogéochimique.

Fonction énergétique est que pendant le processus de photosynthèse, de la matière organique est créée, qui transfère de l'énergie à travers les chaînes alimentaires (réseaux) dans l'écosystème. Par conséquent, V.I. Vernadsky a qualifié les organismes à chlorophylle verte de mécanisme principal de la biosphère.

La principale source d'énergie de la biosphère est le Soleil. 99% de son énergie est absorbée par l'atmosphère, l'hydrosphère et la lithosphère, et participe également à des processus physiques et chimiques tels que le mouvement de l'air et de l'eau, l'altération. Seulement environ 1 % s’accumule au niveau primaire et est distribué sous forme de nourriture entre les organismes vivants. Une partie de l’énergie est dissipée sous forme de chaleur, une partie s’accumule dans la matière organique morte et se transforme en état fossile.

Fonction destructrice consiste en la décomposition et la minéralisation de la matière organique morte par des décomposeurs, la décomposition chimique des roches et des minéraux, et l'implication des éléments qui en résultent dans le cycle biotique, c'est-à-dire provoque la transformation de la matière vivante en matière inerte. Ainsi, la décomposition chimique des roches se produit avec la participation active de bactéries, d'algues bleu-vert, de champignons et de lichens. La matière organique morte se décompose en composés inorganiques simples (dioxyde de carbone, eau, sulfure d'hydrogène, ammoniac, etc.). Les organismes extraient sélectivement et incluent dans le cycle biotique les nutriments les plus importants : calcium, potassium, sodium, phosphore, fer, etc. En parallèle, se produit le processus d'humification : une partie des produits de décomposition intermédiaires résultant de l'activité de différents groupes des organismes entre dans une nouvelle synthèse, formant de l'humus - un complexe complexe de substances, riche en énergie. L'humus est la base de la fertilité des sols. Il est décomposé par certains micro-organismes très lentement et progressivement, garantissant ainsi la cohérence et la fiabilité de l'approvisionnement en nutriments des plantes. Les produits de minéralisation des substances organiques, dissous dans les eaux naturelles, renforcent considérablement leur activité chimique dans la destruction des roches.

Fonction de concentration (accumulative) consiste en l’accumulation sélective de certains éléments chimiques par les organismes de l’environnement. Certains de ces bioéléments sont présents dans le corps de tous les êtres vivants, tandis que d'autres ne se trouvent que dans certains groupes.

La capacité de concentrer des éléments provenant de solutions diluées est une caractéristique de la matière vivante. Les concentrateurs les plus actifs de nombreux éléments sont les micro-organismes. Pour construire leur squelette ou leur couverture, les organismes marins concentrent activement les minéraux dispersés. Dans certains organismes, la concentration d'éléments individuels dépasse 10 % du poids corporel. De tels organismes V.I. Vernadsky a proposé de nommer par élément : siliceux (diatomées, radiolaires, nombreuses éponges, etc.), fer (bactéries du fer), magnésium (algues lithothamnes), calcium (mollusques, algues calcaires, coraux, certains crustacés), phosphore (os de vertébrés). etc. Lorsqu'ils meurent et sont enterrés en masse, ils forment des accumulations de ces substances, formant des roches. Beaucoup d’entre eux sont utilisés par l’homme comme minéraux : minerais de fer, bauxites, phosphorites, calcaires et bien d’autres.

La capacité des organismes marins à accumuler des microéléments, des métaux lourds, notamment toxiques (mercure, plomb, arsenic), et des éléments radioactifs mérite une attention particulière. Dans le corps des invertébrés et des poissons, leur concentration peut être des centaines de milliers de fois supérieure à celle de l'eau de mer, ce qui peut entraîner une intoxication aux métaux lourds lorsqu'ils sont consommés ou être dangereux en raison d'une radioactivité accrue.

Fonction de diffusion consiste dans le mouvement biogénique des atomes et se manifeste à travers les activités trophiques et de transport des organismes.

En plus d'être impliquées dans des réactions chimiques, les substances sont transportées par les organismes vivants et dans l'espace. Par exemple, la dispersion de la matière lorsque les organismes excrètent des excréments, la mort des organismes, divers types de mouvements dans l'espace et les modifications du tégument. Les plantes transportent les éléments chimiques du sol jusqu'à sa surface, formant leur corps pouvant atteindre plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Les animaux qui creusent déplacent de grandes masses de sol et de sédiments. Les organismes volants transportent la substance sur de longues distances. Le fer présent dans l’hémoglobine sanguine est dispersé, par exemple, par les insectes suceurs de sang.

Fonction de formation de l'environnement repose sur la création par certains organismes d'un habitat pour d'autres et consiste à transformer les paramètres physico-chimiques du milieu (lithosphère, hydrosphère, atmosphère) en conditions favorables à l'existence des organismes. Par exemple, les forêts régulent le ruissellement de surface, augmentent l’humidité de l’air et enrichissent l’atmosphère en oxygène.

Cette fonction est le résultat conjoint des fonctions de la matière vivante évoquées ci-dessus : la fonction énergétique fournit de l'énergie à toutes les parties du cycle biologique ; destructeur et de concentration contribuent à l'extraction du milieu naturel et à l'accumulation d'éléments dispersés, mais d'une importance vitale pour les organismes vivants. Il est très important de noter qu'en raison de la fonction de formation de l'environnement dans la coque géographique, la composition gazeuse de l'atmosphère primaire a été transformée, la composition chimique des eaux de l'océan primaire a été modifiée et une couche de roches sédimentaires s'est formée. dans la lithosphère, et une couverture de sol fertile est apparue à la surface du sol.

Les fonctions de formation de l'environnement de la matière vivante ont créé et maintenu l'équilibre de la matière et de l'énergie dans la biosphère, assurant la stabilité des conditions de vie des organismes, y compris des humains. Dans le même temps, la matière vivante est capable de restaurer des conditions de vie perturbées par des catastrophes naturelles ou des impacts anthropiques.

Fonction rédox consiste en la transformation chimique principalement de substances contenant des atomes à état d'oxydation variable (composés de fer, de manganèse, d'azote, etc.). Dans le même temps, les processus biogéniques d'oxydation et de réduction prédominent à la surface de la Terre. Généralement, la fonction oxydative de la matière vivante dans la biosphère se manifeste par la transformation par les bactéries et certains champignons de composés relativement pauvres en oxygène présents dans le sol, en altérant la croûte et l'hydrosphère en composés plus riches en oxygène. La fonction réductrice est réalisée par la formation de sulfates directement ou par l'intermédiaire du sulfure d'hydrogène biogène produit par diverses bactéries.

Fonction gaz réside dans la capacité de modifier et de maintenir une certaine composition gazeuse de l'habitat et de l'atmosphère dans son ensemble. La masse prédominante de gaz sur Terre est d’origine biogénique. Lors du fonctionnement de la matière vivante, les principaux gaz sont créés : azote, oxygène, dioxyde de carbone, sulfure d'hydrogène, méthane, etc.

Selon de quels gaz on parle, on distingue plusieurs fonctions gazeuses :

• Ш oxygène-dioxyde de carbone - la création de la majeure partie de l'oxygène libre sur la planète. Chaque organisme vert assume cette fonction. L'oxygène n'est libéré qu'à la lumière du soleil ; la nuit, ce processus photochimique est remplacé par la libération de dioxyde de carbone par les plantes vertes ;
• Ш est le dioxyde de carbone, indépendant de l'oxygène - la formation d'acide carbonique biogène résultant de la respiration des animaux, des champignons et des bactéries. La valeur de la fonction augmente dans la région de la troposphère souterraine, qui ne contient pas d'oxygène ;
• Ozone et peroxyde d'hydrogène - formation d'ozone (et éventuellement de peroxyde d'hydrogène). L'oxygène biogénique, transformé en ozone, protège la vie des effets destructeurs du rayonnement solaire. L'accomplissement de cette fonction a provoqué la formation d'un bouclier protecteur d'ozone ;
• III azote - la création de la majeure partie de l'azote libre dans la troposphère en raison de sa libération par les bactéries productrices d'azote lors de la décomposition de la matière organique. La réaction se produit dans des conditions terrestres et océaniques ;
• III hydrocarbure - la mise en œuvre de transformations de nombreux gaz biogéniques dont le rôle dans la biosphère est énorme. Il s'agit par exemple du gaz naturel, des terpènes contenus dans les huiles essentielles, de la térébenthine et provoquant l'arôme des fleurs et l'odeur des conifères.

En raison de l'exécution de fonctions biogéochimiques gazeuses par la matière vivante au cours du développement géologique de la Terre, la composition chimique moderne de l'atmosphère avec une teneur en oxygène particulièrement élevée et une faible teneur en dioxyde de carbone, ainsi que des conditions de température modérées, s'est développée. Il apparaît clairement que la fonction gazeuse est une combinaison de deux fonctions fondamentales : destructrice et environnementale.

Fonction de transport consiste en un transfert de matière contre la gravité et dans le sens horizontal. La matière vivante est le seul facteur qui détermine le mouvement inverse de la matière - du bas vers le haut, de l'océan - vers les continents. Depuis l'époque de Newton, on sait que le mouvement des flux de matière sur notre planète est déterminé par la force de gravité. La matière non vivante elle-même se déplace le long d'un plan incliné exclusivement de haut en bas. Ce n'est que dans cette direction que se déplacent les rivières, les glaciers, les avalanches et les éboulis. En raison du mouvement actif, les organismes vivants peuvent déplacer diverses substances ou atomes dans la direction horizontale, par exemple en raison de divers types de migrations. Mouvement ou migration de produits chimiques par la matière vivante Vernadsky l'appelait migration biogénique d'atomes ou de matière.

Fonction d'information - accumulation par les organismes vivants d'informations codées dans des structures héréditaires : ADN et ARN, et transmission aux générations suivantes.

Activité humaine biogéochimique- la transformation, l'extraction et le déplacement de substances à distance des lieux de leur production ou extraction.

Couvre une quantité toujours croissante de matière dans la croûte terrestre pour les besoins de l'industrie, des transports et de l'agriculture. Cette fonction occupe une place particulière dans l’histoire du globe et mérite une attention et une étude approfondies.

Ainsi, toute la population vivante de notre planète - la matière vivante - est dans un cycle constant d'éléments chimiques biophiliques. Le cycle biologique des substances de la biosphère est associé à un grand cycle géologique.

Le monde des organismes vivants dans la biosphère qui nous entoure est une combinaison de divers systèmes biologiques d’ordre structurel différent et de positions organisationnelles différentes. À cet égard, on distingue différents niveaux d'existence de la matière vivante - des grosses molécules aux plantes et animaux de diverses organisations.

• 1. Moléculaire (génétique) - le niveau le plus bas auquel le système biologique se manifeste sous la forme du fonctionnement de grosses molécules biologiquement actives - protéines, acides nucléiques, glucides. A partir de ce niveau, on observe des propriétés caractéristiques exclusivement de la matière vivante : métabolisme s'effectuant lors de la transformation de l'énergie radiante et chimique, transmission de l'hérédité par l'ADN et l'ARN. Ce niveau se caractérise par la stabilité des structures au fil des générations.
• 2. Cellulaire - le niveau auquel les molécules biologiquement actives sont combinées en un seul système. En ce qui concerne l'organisation cellulaire, tous les organismes sont divisés en unicellulaires et multicellulaires.
• 3. Tissu - le niveau auquel la combinaison de cellules homogènes forme le tissu. Il recouvre un ensemble de cellules unies par une origine et des fonctions communes.
• 4. Organe - le niveau auquel plusieurs types de tissus interagissent fonctionnellement et forment un organe spécifique.
• 5. Organisme - le niveau auquel l'interaction d'un certain nombre d'organes est réduite à un seul système d'un organisme individuel. Représenté par certains types d'organismes.
• 6. Population-espèce, où il existe un ensemble de certains organismes homogènes reliés par une origine, un mode de vie et un habitat communs. À ce niveau, des changements évolutifs élémentaires se produisent en général.
• 7. Biocénose et biogéocénose (écosystème) - un niveau supérieur d'organisation de la matière vivante, réunissant des organismes de composition spécifique différente. Dans la biogéocénose, ils interagissent les uns avec les autres sur une certaine zone de la surface terrestre avec des facteurs abiotiques homogènes.
• 8. Biosphère - le niveau auquel s'est formé un système naturel du plus haut rang, couvrant toutes les manifestations de la vie sur notre planète. A ce niveau, tous les cycles de la matière se déroulent à l'échelle globale associés à l'activité vitale des organismes.

Malgré toute sa diversité, la matière vivante est physico-chimiquement unie et possède les mêmes racines évolutives. Il n’existe aucune espèce dans la nature qui réagirait à une influence chimique ou physique d’une manière qualitativement différente des organismes d’autres espèces. La loi de l'unité physique et chimique de la matière vivante a une signification pratique importante pour l'homme. Il en résulte que :

• Ш Il n'existe pas d'agent physique ou chimique (facteur abiotique) qui serait mortel pour certains organismes et absolument inoffensif pour d'autres. La différence n'est que quantitative - certains organismes sont plus sensibles, d'autres moins, certains s'adaptent plus rapidement lors de la sélection et d'autres plus lentement (l'adaptation se produit au cours de la sélection naturelle, c'est-à-dire en raison de ceux qui n'ont pas pu s'adapter aux nouvelles conditions).
• Ш La quantité de matière vivante (biomasse) de la biosphère au cours de la période géologique considérée est une constante - c'est la loi de V.I. de constance de la quantité de matière vivante. Vernadski. Selon la loi de migration biogénique des atomes, la matière vivante est un intermédiaire entre le Soleil et la Terre. Si la quantité de matière vivante fluctuait, l’état énergétique de la planète serait alors instable.
• Ш La diversité globale des espèces dans la biosphère est une constante : le nombre d'espèces émergentes est en moyenne égal au nombre d'espèces éteintes. Le processus d’extinction des espèces était inévitable en raison de l’évolution des conditions de vie sur la planète. De plus, une espèce ne disparaît jamais seule ; elle « entraîne » une dizaine d’autres espèces qui disparaissent avec elle. A leur place, selon les règles de duplication écologique, viennent d'autres espèces, notamment dans le maillon de gestion des écosystèmes - chez les consommateurs. Par conséquent, pendant toutes les périodes géologiques d’extinction massive d’organismes, une spéciation rapide a également été observée.

La biosphère, comme ses autres écosystèmes de rang inférieur, possède des propriétés qui assurent son fonctionnement, son autorégulation, sa durabilité et d'autres paramètres :

La biosphère est un système centralisé. Son élément central sont les organismes vivants (matière vivante).

La biosphère est un système ouvert. Son existence est impensable sans l’apport d’énergie extérieure. Elle subit l'influence des forces cosmiques, principalement l'activité solaire.

La biosphère est un système d'autorégulation qui, comme l'a noté V.I. Vernadsky, est caractérisé par l'organisation. Actuellement, cette propriété est appelée homéostasie, ce qui signifie la capacité de revenir à son état d'origine et de supprimer les perturbations émergentes en activant un certain nombre de mécanismes. Les mécanismes homéostatiques sont principalement associés à la matière vivante, à ses propriétés et fonctions.

La biosphère est un système caractérisé par une grande diversité. La diversité est la propriété la plus importante de tous les écosystèmes. La biosphère en tant qu'écosystème mondial se caractérise par la plus grande diversité parmi les autres systèmes. Y sont associés la possibilité de duplication, de sauvegarde, de remplacement de certains liens par d'autres (par exemple, au niveau de l'espèce ou de la population), le degré de complexité et la force de la nourriture et d'autres liens.

Une propriété importante de la biosphère est la présence de mécanismes qui assurent la circulation des substances et l'inépuisabilité associée des éléments chimiques individuels et de leurs composés. Ce n'est que grâce aux cycles et à la présence d'une source inépuisable d'énergie solaire que la continuité des processus dans la biosphère et son immortalité potentielle sont assurées.

Toute la diversité des activités humaines dans la biosphère s'accompagne de changements dans sa composition, son bilan énergétique, les cycles de ses substances constitutives, etc. L'orientation et l'ampleur de ces changements conduisent à l'émergence d'une crise environnementale, qui se caractérise par :

changement progressif du climat de la planète en raison de changements dans l'équilibre des gaz dans l'atmosphère ;

destruction générale et locale (au-dessus des pôles et sur certaines zones terrestres) de l'écran d'ozone de la biosphère ;

pollution de l'océan mondial par des métaux lourds, des composés organiques complexes, des produits pétroliers, des substances radioactives, saturation des eaux en dioxyde de carbone ;

perturbation des liens écologiques naturels entre l'océan et les eaux terrestres à la suite de la construction de barrages sur les rivières, entraînant des modifications du ruissellement solide, des routes de frai, etc. ;

pollution atmosphérique avec formation de précipitations acides, substances hautement toxiques résultant de réactions chimiques et photochimiques ;

pollution des eaux terrestres, y compris les eaux fluviales, utilisées pour l'approvisionnement en eau potable, par des substances hautement toxiques, notamment des dioxines, des métaux lourds et des phénols ;

désertification de la planète ;

dégradation de la couche de sol, réduction de la superficie des terres fertiles propices à l'agriculture ;

contamination radioactive de certains territoires due au stockage de déchets radioactifs, à des accidents d'origine humaine, etc. ; accumulation d'ordures ménagères et de déchets industriels à la surface du sol, notamment de plastiques pratiquement non dégradables ; réduction de la superficie des forêts tropicales et septentrionales, entraînant un déséquilibre des gaz atmosphériques, notamment une réduction de la concentration d’oxygène dans l’atmosphère de la planète ;

pollution de l'espace souterrain, y compris des eaux souterraines, qui le rend impropre à l'approvisionnement en eau ;

disparition massive et rapide, semblable à une avalanche, d'espèces de matière vivante ;

dégradation du cadre de vie dans les zones peuplées, notamment urbaines ;

l'épuisement généralisé et le manque de ressources naturelles pour le développement humain ;

modifications de la taille, du rôle énergétique et biogéochimique des organismes, reformation des chaînes alimentaires, reproduction massive de certaines espèces d'organismes.

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La biosphère est un écosystème mondial. Comme indiqué précédemment, la biosphère est divisée en géobiosphère, hydrobiosphère et aérobiosphère. La géobiosphère est divisée en fonction des principaux facteurs de formation de l'environnement : la terra-biosphère et la lithobiosphère – au sein de la géobiosphère, la marinobiosphère (océan-nobiosphère) et l'aqua-biosphère – dans le cadre de l'hydrobiosphère. Ces formations sont appelées sous-sphères. Le principal facteur de formation de l'environnement dans leur formation est la phase physique du milieu vivant : air-eau dans l'aérobiosphère, eau (eau douce et eau salée) dans l'hydrobiosphère, air solide dans la terrabiosphère et eau solide dans la lithobiosphère. .

À leur tour, ils se répartissent tous en couches : de l'aérobiosphère à la tropobiosphère et à l'altobiosphère ; hydrobiosphère - en photosphère, disphotosphère et aphotosphère.

Les facteurs structurants ici, outre l'environnement physique, l'énergie (lumière et chaleur), les conditions particulières de formation et d'évolution de la vie - les directions évolutives de pénétration du biote sur terre, dans ses profondeurs, dans les espaces au-dessus du la terre, les abysses de l'océan, sont sans aucun doute différents. Avec l'apobiosphère, la parabiosphère et d'autres couches sous et supra-biosphère, elles constituent ce qu'on appelle le « gâteau en couches de la vie » et la géosphère (écosphère) de son existence dans les limites de la mégabiosphère.

Etendue verticale de la biosphère et rapport des surfaces occupées par les principales unités structurelles (d'après F. Ramad, 1981)

Dans un sens systémique, les formations répertoriées sont de grandes parties fonctionnelles de dimensions pratiquement universelles ou subplanétaires. La hiérarchie générale des sous-systèmes de la biosphère est présentée dans la Fig.

Hiérarchie des écosystèmes de la biosphère (d'après N.F. Reimers, 1994

Les scientifiques croient : que dans la biosphère, il existe huit à neuf niveaux de cycles de substances relativement indépendants au sein des interconnexions de sept principaux composants écologiques matière-énergie et le huitième - information

Composantes écologiques (d'après N.F. Reimers, 1994)

Les cycles mondiaux, régionaux et locaux des substances ne sont pas fermés et se « croisent » partiellement au sein de la hiérarchie des écosystèmes. Ce « couplage » matière-énergie, et en partie informationnel, assure l’intégrité des supersystèmes écologiques jusqu’à la biosphère dans son ensemble.

Modèles généraux d'organisation de la biosphère.

La biosphère est formée dans une plus grande mesure non pas par des facteurs externes, mais par des modèles internes. La propriété la plus importante de la biosphère est l'interaction des êtres vivants et non vivants, qui se reflète dans la loi de la migration biogénique des atomes de V.I. Vernadsky et que nous discutons dans la section 12.6.

La loi de la migration biogénique des atomes permet à l'humanité de contrôler consciemment les processus biogéochimiques tant sur la Terre dans son ensemble que dans ses régions.

Comme on le sait, la quantité de matière vivante dans la biosphère n'est pas sujette à des changements notables. Ce modèle a été formulé sous la forme de la loi de constance de la quantité de matière vivante par V.I. Vernadsky : la quantité de matière vivante dans la biosphère pour une période géologique donnée est une constante. En pratique, cette loi est une conséquence quantitative de la loi de l'équilibre dynamique interne de l'écosystème global - la biosphère. Puisque la matière vivante, conformément à la loi de migration biogénique des atomes, est un intermédiaire énergétique entre le Soleil et la Terre, alors soit sa quantité doit être constante, soit ses caractéristiques énergétiques doivent changer. La loi de l'unité physique et chimique de la matière vivante (toute la matière vivante de la Terre est physiquement et chimiquement unie) exclut des changements significatifs dans cette dernière propriété. La stabilité quantitative est donc inévitable pour la matière vivante de la planète. C'est tout à fait caractéristique du nombre d'espèces.

La matière vivante, en tant qu'accumulatrice d'énergie solaire, doit répondre simultanément aux influences externes (cosmiques) et aux changements internes. Une diminution ou une augmentation de la quantité de matière vivante dans un endroit de la biosphère devrait conduire à un processus exactement inverse dans un autre endroit, car les nutriments libérés peuvent être assimilés par le reste de la matière vivante ou leur carence sera observée. Il faut ici tenir compte de la rapidité du processus qui, dans le cas d'un changement anthropique, est bien inférieure à une perturbation directe de la nature par l'homme.

En plus de la constance et de la constance de la quantité de matière vivante, qui se reflète dans la loi de l'unité physique et chimique de la matière vivante, dans la nature vivante, il existe une préservation constante de la structure informationnelle et somatique, malgré le fait qu'elle change quelque peu avec le cours de l'évolution. Cette propriété a été notée par Yu. Goldsmith (1981) et a été appelée la loi de conservation de la structure de la biosphère - informationnelle et somatique, ou la première loi de l'écodynamique. . Pour préserver la structure de la biosphère, les êtres vivants s'efforcent d'atteindre un état de maturité ou d'équilibre écologique. La loi du désir de ménopause - la deuxième loi de l'écodynamique de Yu Goldsmith, s'applique à la biosphère et à d'autres niveaux de systèmes écologiques, bien qu'il y ait des spécificités - la biosphère est un système plus fermé que ses subdivisions. L'unité de la matière vivante de la biosphère et l'homologie de la structure de ses sous-systèmes conduisent au fait que les éléments vivants d'âges géologiques différents et d'origines géographiques originales qui y sont apparus sont étroitement liés. L'imbrication d'éléments de genèse spatio-temporelle différente à tous les niveaux écologiques de la biosphère reflète la règle ou le principe d'hétérogenèse de la matière vivante. Cet ajout n’est pas chaotique, mais est soumis aux principes de complémentarité écologique, de conformité écologique (congruence) et à d’autres lois. Dans le cadre de l'écodynamique de Yu. Goldsmith, c'est sa troisième loi - le principe de l'ordre écologique, ou mutualisme écologique, indiquant une propriété globale due à l'influence du tout sur ses parties, l'influence inverse des parties différenciées sur le développement de l'ensemble, etc., ce qui conduit au total à la stabilité de la conservation de la biosphère dans son ensemble.

L'entraide dans le cadre de l'ordre écologique, ou mutualisme systémique, est affirmée par la loi d'ordre du remplissage de l'espace et de certitude spatio-temporelle : le remplissage de l'espace au sein d'un système naturel, du fait de l'interaction entre ses sous-systèmes, s'ordonne en de manière à permettre aux propriétés homéostatiques du système d'être réalisées avec un minimum de contradictions entre les parties qui le composent. De cette loi découle que l'existence à long terme d'accidents « inutiles » à la nature, y compris ceux qui lui sont étrangers, créés par l'homme, est impossible. Les règles de l'ordre systémique mutualiste dans la biosphère incluent également le principe de complémentarité des systèmes, qui stipule que les sous-systèmes d'un système naturel dans leur développement constituent une condition préalable au développement réussi et à l'autorégulation des autres sous-systèmes inclus dans le même système.

La quatrième loi de l'écodynamique de Yu. Goldsmith comprend la loi de la maîtrise de soi et de l'autorégulation des êtres vivants : les systèmes vivants et les systèmes sous l'influence contrôlante des êtres vivants sont capables de s'autocontrôler et de s'autoréguler au cours de leur développement. adaptation aux changements de l’environnement. Dans la biosphère, la maîtrise de soi et l'autorégulation se produisent au cours de processus d'interaction générale en cascade et en chaîne - lors de la lutte pour l'existence de la sélection naturelle (au sens le plus large de ce concept), de l'adaptation des systèmes et des sous-systèmes, d'une large co-évolution , etc. De plus, tous ces processus conduisent à des résultats positifs « du point de vue de la nature » - la préservation et le développement des écosystèmes de la biosphère et de celle-ci dans son ensemble.

Le lien entre les généralisations de nature structurale et évolutive est la règle du maintien automatique de l'habitat global : la matière vivante, au cours de son autorégulation et de son interaction avec des facteurs abiotiques, maintient de manière autodynamique un environnement de vie propice à son développement. Ce processus est limité par les changements à l’échelle cosmique et globale de l’écosphère et se produit dans tous les écosystèmes et biosystèmes de la planète, comme une cascade d’autorégulation atteignant une échelle mondiale. La règle du maintien automatique de l'habitat global découle des principes biogéochimiques de V.I. Vernadsky, des règles de conservation de l'habitat des espèces, de cohérence interne relative et sert de constante à la présence de mécanismes conservateurs dans la biosphère et confirme en même temps le règle de complémentarité système-dynamique.

L'impact cosmique sur la biosphère est mis en évidence par la loi de réfraction des impacts cosmiques : les facteurs cosmiques, ayant un impact sur la biosphère et notamment ses subdivisions, sont sujets à modification par l'écosphère de la planète et donc, en termes de force et de temps , les manifestations peuvent être affaiblies et décalées, voire perdre complètement leur effet. La généralisation ici est importante car il existe souvent un flux d’effets synchrones de l’activité solaire et d’autres facteurs cosmiques sur les écosystèmes terrestres et les organismes qui les habitent.

Il convient de noter que de nombreux processus sur Terre et dans sa biosphère, bien que soumis à l'influence de l'espace, sont supposés des cycles d'activité solaire avec un intervalle de 1850, 600 400, 178, 169,88,83,33,22,16, 11,5(11,1 ), 6,5 et 4,3 ans, la biosphère elle-même et ses divisions ne doivent pas nécessairement réagir avec la même cyclicité dans tous les cas. Les influences cosmiques du système de la biosphère peuvent être bloquées complètement ou partiellement

Voies d'influence cosmique sur la biosphère

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L'écologie (du grec Οικος - maison, foyer, économie, demeure, habitat, patrie et λόγος - concept, doctrine, science) est une science qui étudie les relations entre la nature vivante et inanimée. Le terme a été proposé pour la première fois dans le livre « Morphologie générale des organismes » en 1866 par le biologiste allemand Ernst Haeckel. La grande majorité des chercheurs modernes estiment que l'écologie est une science qui étudie les conditions d'existence des organismes vivants et les relations entre les organismes et l'environnement dans lequel ils vivent. Une définition plus générale a été donnée par l'écologiste américain Odum : « l'écologie est un domaine de connaissance interdisciplinaire, la science de la structure des systèmes à plusieurs niveaux dans la nature, la société et leurs interrelations ».

L'écologie en tant que science résout les problèmes suivants :

· étudie les lois et les modèles d'interaction des organismes avec leur environnement ;

· étudie la formation, la structure et le fonctionnement des systèmes biologiques supra-organismes (population, biocénose, biogéocénose (écosystème), biome, biosphère) ;

· étudie les lois et les modèles d'interaction des systèmes biologiques supra-organismes (population, biocénose, biogéocénose (écosystème), biome, biosphère) avec l'environnement ;

Résoudre les problèmes auxquels est confronté l’environnement nous permettra d’atteindre les objectifs qui lui sont fixés :

· développement de modes d'interaction optimaux entre la société et la nature, en tenant compte des lois d'existence de la nature ;

· prévoir les conséquences de l'impact de la société sur la nature afin d'éviter des résultats négatifs.

Pour résoudre des problèmes, elle utilise à la fois ses propres méthodes et celles d'autres sciences. Les méthodes propres à l'écologie peuvent être divisées en trois groupes : sur le terrain, en laboratoire et expérimentales.

L'écologie est étroitement liée à des sciences telles que la biologie, la chimie, les mathématiques, la géographie, la physique et l'épidémiologie. Récemment, des domaines de recherche complexes et interdisciplinaires se sont activement fait connaître.

En fonction de la taille des objets d'étude, l'écologie se divise en disciplines suivantes : autoécologie, écologie des populations, synécologie, écologie du paysage, écologie globale (mégaécologie, étude de la biosphère terrestre)

Par rapport aux sujets d'étude, elle est divisée en écologie des micro-organismes, des champignons, des plantes, des animaux et des humains ; ainsi que agricole, industriel (ingénierie) et général (en tant que discipline théoriquement généralisatrice).

Compte tenu de l'environnement et de ses composantes, on distingue l'écologie des terres, des plans d'eau douce, des mers, du Grand Nord, des hautes terres et chimique (géochimique, biochimique).

Selon les approches du sujet, on distingue l'écologie analytique et dynamique.

Du point de vue du facteur temps, l'écologie historique et évolutive (y compris l'archéoécologie) est considérée.

En écologie humaine, on distingue l'écologie sociale. Le problème central de l’écologie moderne est la recherche d’une interaction optimale dans le système « homme-environnement ». L'écologie acquiert les caractéristiques d'une vision du monde très actuelle et se transforme en une doctrine sur le choix des voies de survie de la population humaine.

L'écologie moderne dans sa structure comprend les sections suivantes : écologie générale, géoécologie, bioécologie, écologie humaine, écologie sociale, écologie appliquée.

Chaque section a ses propres divisions et liens avec d'autres parties de l'écologie et des sciences connexes. L’écologie et la conservation de la nature sont étroitement liées, mais si l’écologie est une science fondamentale, alors la conservation de la nature est directement liée à la pratique.

Un écosystème est un ensemble de producteurs, de consommateurs et de détritivores qui interagissent entre eux et avec leur environnement par l'échange de matière, d'énergie et d'informations de telle manière que ce système unique reste stable sur une longue période.

Un écosystème naturel se caractérise par trois caractéristiques :

· un écosystème est nécessairement un ensemble de composants vivants et non vivants ;

· au sein de l'écosystème, un cycle complet s'effectue, commençant par la création de matière organique et se terminant par sa décomposition en composants inorganiques ;

· l'écosystème reste stable pendant un certain temps, ce qui est assuré par une certaine structure de composants biotiques et abiotiques.

Les principaux écosystèmes terrestres sont appelés écosystèmes terrestres, ou biomes. Les écosystèmes de l'hydrosphère sont appelés écosystèmes aquatiques. Un écosystème est constitué de divers composants abiotiques et biotiques.

Les composants abiotiques d'un écosystème comprennent divers facteurs physiques (lumière du soleil, ombre, évaporation, vent, température, courants d'eau) et chimiques (macroéléments - C, O, H, N, P, S, Ca, Mg, K, Na et microéléments - Fe, Cu, Zn, Cl).

Les composants biotiques d'un écosystème sont divisés selon le mode de nutrition en producteurs (organismes qui produisent des composés organiques à partir de composés inorganiques), consommateurs (organismes qui reçoivent les nutriments et l'énergie nécessaire en se nourrissant d'organismes vivants - producteurs ou autres consommateurs) et décomposeurs. (organismes qui reçoivent les nutriments et l'énergie nécessaire en se nourrissant des restes d'organismes morts).

Les producteurs (plantes vertes) créent ainsi de la matière organique photosynthèse(un processus chimique se produisant dans les plantes vertes, les algues et de nombreuses bactéries dans lequel l'eau et le dioxyde de carbone sont convertis en oxygène et en nourriture en utilisant l'énergie du soleil) ou chimiosynthèse(le processus de conversion de composés inorganiques en substances organiques nutritives en utilisant l'énergie de réactions chimiques). Ces substances organiques sont utilisées par les producteurs comme source d’énergie et comme matériau de construction des cellules et des tissus du corps.

Les consommateurs sont répartis en : phytophages - 1er ordre, se nourrissant exclusivement de plantes vivantes ; prédateurs (carnivores) -2ème ordre, qui se nourrissent exclusivement de phytophages, 3ème ordre, se nourrissant uniquement de carnivores ; des euryphages qui peuvent manger à la fois des aliments végétaux et animaux.

Les décomposeurs sont divisés en : détritivores - consomment directement des organismes morts ou des restes organiques. et destructeurs - décomposent la matière organique morte en composés inorganiques simples (le processus de pourriture et de décomposition).

Le concept de biosphère est apparu il y a plus de cent ans. Le géologue autrichien Eduard Suess, parlant des différentes coquilles du globe, a été le premier à utiliser ce terme. En 1926, les conférences de V.I. Vernadsky, qui a défini par ce terme les couches de la croûte terrestre qui ont été exposées tout au long de l'histoire géologique à l'influence des organismes vivants, et a attribué pour la première fois aux organismes vivants le rôle de la principale force de transformation de la planète Terre, en tenant compte de leurs activités non seulement à l'heure actuelle, mais aussi dans le passé.

La biosphère comprend les couches supérieures de la lithosphère, la couche inférieure de l'atmosphère (troposphère) et l'ensemble de l'hydrosphère, interconnectées par des cycles complexes de matière et d'énergie.

La limite inférieure de la vie sur Terre (3 km) est limitée par la température élevée de l'intérieur de la Terre, la limite supérieure (20 km) par le rayonnement intense des rayons ultraviolets (tout ce qui se trouve en dessous est protégé par la couche d'ozone). Cependant, seuls les micro-organismes peuvent être trouvés aux limites de la biosphère ; la plus forte concentration de biomasse est observée à la surface des terres et des océans, aux endroits où les coquilles entrent en contact. Les organismes qui composent la biosphère ont la capacité de se reproduire et de se propager sur toute la planète.

La biomasse totale de la Terre représente environ 0,01 % de la masse de la biosphère entière. 97% de ce montant est occupé par des plantes, 3% par des animaux. La biomasse des organismes vivant sur terre est représentée à 99,2% par des plantes vertes et à 0,8% par des animaux et des micro-organismes. En revanche, dans l’océan, les plantes représentent 6,3 % et les animaux et micro-organismes 93,7 % de la biomasse totale. La biomasse totale de l'océan ne représente que 0,13 % de la biomasse de toutes les créatures vivant sur Terre.

Les organismes obtiennent de l’environnement les substances et l’énergie nécessaires au métabolisme. Des quantités limitées de matière vivante sont recréées, transformées et décomposées. Chaque année, grâce à l'activité vitale des plantes et des animaux, environ 10 % de la biomasse est reproduite.

Il existe plusieurs niveaux d'organisation de la matière vivante :

· Moléculaire. Tout système vivant se manifeste au niveau de l'interaction de macromolécules biologiques : acides nucléiques, polysaccharides et autres substances organiques importantes.

· Cellulaire. La cellule est l'unité structurelle et fonctionnelle de reproduction et de développement de tous les organismes vivants vivant sur Terre. Il n’existe pas de formes de vie non cellulaires, et l’existence de virus ne fait que confirmer cette règle, car ils ne peuvent présenter les propriétés des systèmes vivants que dans les cellules.

· Organique. Un organisme est un système vivant unicellulaire ou multicellulaire intégral capable d’exister de manière indépendante. Un organisme multicellulaire est formé d’un ensemble de tissus et d’organes spécialisés pour remplir diverses fonctions.

· Spécifique à la population. Une espèce est comprise comme un ensemble d'individus similaires dans leur organisation structurelle et fonctionnelle, ayant le même caryotype et une origine unique et occupant un certain habitat, se croisant librement les uns avec les autres et produisant une progéniture fertile, caractérisée par un comportement similaire et certaines relations avec d'autres espèces et facteurs de nature inanimée.

· Un ensemble d'organismes de la même espèce, unis par un habitat commun, crée une population comme un système d'ordre supraorganisme. Dans ce système, les transformations évolutives les plus simples et élémentaires sont effectuées.

· Biogéocénotique. La biogéocénose est une communauté, un ensemble d'organismes d'espèces différentes et de complexité d'organisation variable avec tous les facteurs de leur habitat spécifique - composants de l'atmosphère, de l'hydrosphère et de la lithosphère.

Plan

1. Introduction.

2. La matière vivante est une composante de la biosphère.

3. Composants abiotiques (non vivants) de la biosphère.

4. Le sol est une composante unique de la biosphère.

5. Biosphère et espace.

6. Interactions écologiques de la matière vivante : qui mange quoi.

7. La migration biogénique des atomes est une propriété écosystémique de la biosphère.

8. Comment la biosphère s'est développée : cinq catastrophes environnementales.

9. Stabilité de la biosphère.

10. La biosphère et l'homme : danger environnemental.

12. Conclusion.

1. Introduction

Aujourd'hui, l'un des problèmes les plus difficiles auquel sont confrontés les gens, qu'ils vivent en Afrique ou en Europe, dans les grandes villes ou dans la jungle. Cela concerne chacun de nous, et personne ne peut l’éviter. C’est le problème de la préservation de la vie sur la planète, de la survie de l’homme en tant qu’espèce unique d’êtres vivants.

La solution à ce problème dépend de la mesure dans laquelle chacun de nous et l’ensemble de l’humanité comprennent la « ligne interdite » que l’humanité ne doit en aucun cas franchir. Ce « trait interdit » correspond aux lois de la vie sur la planète.

L'homme est un habitant de la biosphère. C'est la biosphère qui est la coquille de la Terre au sein de laquelle se déroule la vie de l'humanité dans son ensemble et de chacun de nous.

Le terme biosphère a été inventé par le géologue australien Eduard Suess (1881-1914). Le concept moderne de biosphère est associé au nom de l'académicien V.I. Vernadski.

La biosphère est la zone où vivent les organismes vivants ; la coquille de la Terre, dont la composition, la structure et l'énergie sont déterminées par les activités combinées des organismes vivants. La limite supérieure s'étend jusqu'à la hauteur de l'écran d'ozone (20 à 25 km), la limite inférieure tombe à 1 à 2 km sous le fond de l'océan et en moyenne à 2 à 3 km sur terre. La biosphère couvre la partie inférieure de l'atmosphère, l'hydrosphère, la pédosphère (sol) et la partie supérieure de la lithosphère (roches). ).

2. La matière vivante est une composante de la biosphère

La biosphère comprend toutes les parties de la planète habitées par la vie. Cela inclut l’atmosphère, l’océan et toutes les parties de la surface terrestre où la vie sous toutes ses formes s’est établie. La composante principale de la biosphère est sa matière vivante.

"... À la surface de la Terre, il n'existe pas de force chimique plus constamment active, et donc plus puissante dans ses conséquences finales, que les organismes vivants pris dans leur ensemble" (V.I. Vernadsky).

Sous quelle forme la matière vivante se présente-t-elle dans la biosphère ? La matière vivante dans la biosphère se présente sous la forme de corps séparés - des organismes individuels.

La matière vivante est représentée par des organismes de différentes tailles. Les plus grandes d'entre elles sont les baleines. La longueur du corps des baleines modernes est de 1,1 à 33 m et leur poids de 30 kg à 150 tonnes. Les arbres les plus hauts comprennent le séquoia à feuilles persistantes, qui atteint une hauteur de 110 à 112 m et un diamètre de 6 à 10 m.

Selon une estimation approximative, au cours de l'existence de la vie sur Terre, plus d'un milliard d'espèces existaient dans la biosphère.

Parmi les êtres vivants, les insectes prédominent (il en existe environ un million d'espèces). Les vertébrés ne représentent que 2 %. . Le monde de la vie que nous connaissons est composé à plus de 70 % d'animaux, 225 % de plantes et de champignons, 5 % d'organismes unicellulaires.

La matière vivante est inégalement répartie dans la biosphère ; elle forme des concentrations aux limites de l'interface lithosphère-hydrosphère-atmosphère : dans les réservoirs proches de la surface, au fond des mers et des océans, à la surface des terres. Sur les continents, des concentrations de vie côtières, inondables, lacustres, tropicales et subtropicales sont observées. Les plantes prédominent sur terre et les animaux prédominent dans l’océan.

La masse de matière vivante est appelée biomasse. Elle est exprimée en unités de masse de matière sèche ou humide, divisées par des unités de surface ou de volume de l'habitat. On sait que la durée de vie de chaque organisme individuel a des limites ; Comment la continuité de la vie dans la biosphère est-elle maintenue ? Se reproduisant continuellement, les organismes vivants forment un flux de générations alternées : de nouvelles créatures apparaissent pour remplacer celles qui meurent. Ainsi, un être vivant moderne est lié par son origine à la matière vivante des époques géologiques passées.

Des myriades d'êtres vivants habitent la biosphère et constituent la matière vivante de la biosphère. La composition chimique de la matière vivante est similaire à celle des étoiles et du Soleil, ce qui confirme l'unité de la nature. Les méthodes modernes permettent de mesurer la masse d'une substance vivante, la quantité d'énergie qu'elle contient et la nature de son espace correspondant. La matière vivante moderne se caractérise par une grande diversité chimique.

3. Composants abiotiques (non vivants) de la biosphère

L'eau, l'air, les sols, leur composition chimique, leurs propriétés physiques, principalement la température, le rayonnement cosmique, la gravité, le magnétisme, sont les composants abiotiques de la biosphère.

La biosphère comprend principalement les zones de la planète où existent des conditions non seulement pour la survie, mais aussi pour la reproduction des êtres vivants - c'est le domaine d'existence de la vie. À côté se trouvent des territoires dans lesquels les êtres vivants souffrent et ne font que survivre, mais ne peuvent pas se reproduire - le domaine de la durabilité de la vie.

Conditions abiotiques terrestres qui déterminent le domaine d'existence de la vie :

Des quantités suffisantes d'oxygène et de dioxyde de carbone,

Une quantité suffisante d'eau liquide, pas de glace ni de vapeur,

Températures favorables : pas trop élevées pour que la protéine ne coagule pas, et pas trop basses pour que les enzymes qui accélèrent les réactions biochimiques fonctionnent normalement,

Une créature vivante a besoin d’un minimum de minéraux pour sa subsistance.

La biosphère est un écosystème global, une coquille particulière de la Terre, la sphère de répartition de la vie dont les limites sont déterminées par la présence de conditions abiotiques adaptées aux organismes : température, eau liquide, composition des gaz, éléments nutritionnels minéraux.

4. Le sol est une composante unique de la biosphère

Fin du 19ème siècle. Le grand naturaliste russe V.V. Dokuchaev, à travers ses études sur le chernozem et d'autres sols de la vallée russe et du Caucase, a établi que les sols sont des corps naturels et, dans leurs caractéristiques et propriétés externes, sont très différents des roches sur lesquelles ils se sont formés. Leur répartition à la surface de la Terre est soumise à des schémas géographiques stricts.

La variété des sols est énorme. Cela est dû à la variété des combinaisons de facteurs de formation du sol : roches, âge de la surface, populations végétales et animales et relief.

Le sol est un corps naturel et un milieu de vie particuliers qui résultent de la transformation des roches à la surface du sol par l'activité conjointe des organismes vivants, de l'eau et de l'air.

Les processus de formation des sols sur Terre sont grandioses par leur échelle planétaire et la durée des processus de création de matière organique du sol, de leur accumulation biologique et de l'émergence de la fertilité.

5. Biosphère et espace

La Terre est une planète unique ; elle est située à la seule distance possible du Soleil, ce qui détermine la température de la surface terrestre à laquelle l'eau peut être à l'état liquide.

La Terre reçoit une énorme quantité d’énergie du soleil tout en maintenant une température à peu près constante. Cela signifie que notre planète émet presque la même quantité d’énergie dans l’espace qu’elle en reçoit : les flux entrants et sortants doivent être équilibrés, sinon le système perdra un jour sa stabilité. La terre va soit se réchauffer, soit geler et se transformer en un corps sans vie.

La biosphère est étroitement liée à l'espace. Les flux d’énergie entrant sur Terre créent des conditions favorables à la vie. Le champ magnétique et le bouclier d’ozone protègent la planète du rayonnement cosmique excessif et du rayonnement solaire intense. Le rayonnement cosmique atteignant la biosphère assure la photosynthèse et affecte l'activité des êtres vivants.

6. Interactions écologiques de la matière vivante : qui mange quoi

La planète Terre diffère des autres planètes en ce que sa biosphère contient une substance sensible au flux de rayonnement solaire : la chlorophylle. C'est la chlorophylle qui assure la conversion de l'énergie électromagnétique du rayonnement solaire en énergie chimique, à l'aide de laquelle le processus de réduction des oxydes de carbone et d'azote se produit dans les réactions de biosynthèse.

Dans une plante verte, la photosynthèse se produit - le processus de production de glucides à partir de l'eau et du dioxyde d'oxygène (qui se trouve dans l'air ou dans l'eau). Dans ce cas, de l’oxygène est libéré comme sous-produit. Les plantes vertes sont classées comme autotrophes - des organismes qui tirent tous les éléments chimiques dont ils ont besoin pour vivre de la matière inerte qui les entoure et qui n'ont pas besoin de composés organiques prêts à l'emploi d'un autre organisme pour construire leur corps. La principale source d’énergie utilisée par les autotrophes est le Soleil. Les hétérotrophes sont des organismes qui ont besoin de matière organique formée par d’autres organismes pour se nourrir. Les hétérotrophes transforment progressivement la matière organique formée par les autotrophes, la ramenant à son état minéral originel.

La fonction destructrice (destructrice) est exercée par des représentants de chacun des règnes de la matière vivante. La pourriture, la décomposition fait partie intégrante du métabolisme de tout organisme vivant. Les plantes forment de la matière organique et sont les plus grands producteurs de glucides sur Terre ; mais ils libèrent également l’oxygène nécessaire à la vie en tant que sous-produit de la photosynthèse.

Au cours du processus de respiration, du dioxyde de carbone se forme dans le corps de toutes les espèces vivantes, que les plantes utilisent à nouveau pour la photosynthèse. Il existe également des types d'êtres vivants pour lesquels la destruction de la matière organique morte est un moyen de se nourrir. un type de nutrition mixte, ils sont appelés mixotrophes.

Dans la biosphère, des processus se produisent qui transforment la matière inorganique et inerte en matière organique et inversent le réarrangement de la matière organique en matière minérale. Le mouvement et la transformation des substances dans la biosphère s'effectuent avec la participation directe de la matière vivante, dont tous les types se sont spécialisés dans diverses méthodes de nutrition.

7. Migration biogénique des atomes - une propriété écosystémique de la biosphère

La quantité finie de matière qui existe dans la biosphère a acquis la propriété de l'infini à travers le cycle des substances.

L'image du cycle de la matière dans la biosphère est créée par la roue d'un moulin à eau. Cependant, pour que la roue tourne, il faut un débit d’eau constant. De la même manière, le flux d’énergie solaire provenant de l’espace fait tourner la « roue de la vie » sur notre planète. À quelle vitesse la roue tourne-t-elle ? Au cours des cycles biogéochimiques, les atomes de la plupart des éléments chimiques ont traversé un être vivant d’innombrables fois. Par exemple, tout l’oxygène de l’atmosphère « se transforme » en matière vivante en 2 000 ans, en dioxyde de carbone en 200 à 300 ans et toute l’eau de la biosphère en 2 millions d’années.

La matière vivante est un parfait récepteur de l’énergie solaire.

L'énergie absorbée et utilisée dans la réaction de photosynthèse, puis stockée sous forme d'énergie chimique des glucides, est très importante ; on rapporte qu'elle est comparable à l'énergie consommée par 100 000 grandes villes au cours de 100 ans. Les hétérotrophes utilisent la matière organique des plantes comme nourriture : la matière organique est oxydée par l'oxygène, qui est délivré à l'organisme par les organes respiratoires, avec formation de dioxyde de carbone la réaction se produit en sens inverse. Ainsi, ce qui rend la vie « éternelle », c’est l’existence simultanée d’autotrophes et d’hétérotrophes.

Les faits et les discussions sur la « roue de la vie » dans la biosphère donnent le droit de parler de la loi de la migration biogénique des atomes, formulée par V.I. Vernadsky : la migration des éléments chimiques à la surface de la Terre et dans la biosphère dans son ensemble s'effectue soit avec la participation directe de la matière vivante, soit dans un environnement dont les caractéristiques géochimiques sont déterminées par la matière vivante, à la fois celle qui habite désormais la biosphère et ce qui a agi sur la Terre tout au long de l'histoire géologique.

La matière vivante de différents règnes et de différents types assure la circulation continue des substances et la transformation de l'énergie. Cela révèle la loi de la migration biogénique des atomes V.I. Vernadsky : dans la biosphère, la migration des éléments chimiques se fait avec la participation directe obligatoire des organismes vivants. La migration biogénique des atomes assure la continuité de la vie dans la biosphère avec une quantité finie de matière et un flux constant d'énergie.

8. Comment la biosphère s’est-elle développée ? cinq catastrophes environnementales

Depuis que les fondateurs de la paléontologie moderne ont découvert que les sédiments fossilisés nous permettent de lire le chemin de développement de la vie, nous avons appris que le monde organique sur Terre a connu plus d'une fois des événements tragiques qui ont conduit à la destruction presque complète de la vie sur la planète. Au cours des 500 derniers millions d'années, la Terre s'est révélée plusieurs fois gravement malade, et une fois - c'était il y a 250 millions d'années - la vie sur Terre a presque cessé.

Les experts identifient cinq catastrophes majeures qu'a connues la biosphère : la période du Carbonifère, la période du Permien, le Trias, le Jurassique et le Crétacé. Chacune des catastrophes a conduit au développement de la matière vivante : une adaptation plus complète au milieu ; l'émergence d'un plus grand nombre d'espèces ; leur pénétration dans de nouvelles conditions de vie.

Avec chaque catastrophe qui se produit dans la biosphère, ainsi que la masse d’espèces vaincues, nous voyons aussi des gagnants. Au début, ils étaient très peu nombreux, mais ils savaient « récolter » les fruits de leur victoire, remplissant l'espace libéré avec les leurs. Cependant, aucune nouvelle espèce ne peut être accusée d’être impliquée dans la catastrophe elle-même au nom de la prospérité de son espèce ou de sa famille. Les cataclysmes se sont produits pour des raisons cosmiques ou purement terrestres en raison des particularités du développement de la matière vivante, lorsque certaines parties de celle-ci ont été opprimées ou complètement effacées de la surface de la planète par d'autres, incapables de s'adapter aux conditions naturelles modifiées.

Le développement de la matière vivante dans la biosphère – une augmentation de son niveau d’organisation et de son degré d’adaptabilité à l’environnement – ​​s’est produit par le biais de catastrophes – de changements brusques dans l’environnement abiotique. Les contradictions entre les composants abiotiques et biotiques établis de la biosphère lors de changements environnementaux brusques pour les temps géologiques ont été résolues à chaque fois en raison de la diversité et de la variabilité de la matière vivante de la biosphère. La matière vivante a toujours préservé la vie dans la biosphère grâce à la survie d’espèces plus adaptées.

9. Stabilité de la biosphère

La richesse du monde vivant fascine et ravit l’homme depuis l’Antiquité. Marins et marchands, missionnaires et aventuriers, voyageurs et guérisseurs, puis scientifiques ont ramené chez eux des échantillons de plantes et d'animaux étonnants du monde entier. Le volume des connaissances en sciences naturelles était déjà considérable dans les anciennes civilisations du Nil, de la Mésopotamie, de l’Inde et de la Chine.

La diversité des espèces n’épuise pas toute la diversité biologique. Au sein de chaque espèce, ses populations et ses individus, y compris les humains, varient génétiquement dans une mesure bien plus grande qu'on ne le pensait auparavant. Deux individus sélectionnés au hasard différeront par des centaines, voire des milliers de différences chromosomiques. De telles différences sont très importantes, beaucoup d'entre elles sont associées à la sensibilité aux changements des paramètres environnementaux, déterminent l'adaptabilité ou même la possibilité de survie des organismes individuels, rappelant que la sélection naturelle se poursuit.

Comment la diversité biologique assure-t-elle la durabilité de la biosphère ? La réponse est simple : à travers de nombreuses relations et interactions, tant entre eux qu'avec la matière indirecte. La biosphère dispose d'un large éventail de processus de régulation par rétroaction et, par conséquent, d'un ensemble de processus cycliques qui lui permettent de compenser les conditions changeantes. Par conséquent, la biosphère s’acquitte relativement facilement des tâches de régulation automatique des conditions de vie dont elle a besoin.

La stabilité de l'écosystème mondial est assurée par la redondance de ses composants fonctionnels. S'il existe plusieurs types d'autotrophes dans un écosystème, chacun ayant ses propres conditions de température optimales pour la photosynthèse, le taux total de photosynthèse peut rester inchangé lorsque la température fluctue.

L'adaptabilité de la biosphère aux changements des conditions extérieures est un processus ordonné dans lequel une espèce peut être remplacée par une autre, et en même temps c'est un flux d'équilibres dynamiques changeants. La diversité biologique de la biosphère assure un cycle biochimique continu de flux de matière et d'énergie, maintenant les connexions de toutes les géosphères : atmosphère, lithosphère, hydrosphère, créant l'intégrité de l'environnement naturel.

10. Biosphère et homme : danger environnemental

Le monde connaît déjà le danger qui le menace. Et cette fois, l'être vivant responsable de la catastrophe imminente est connu : un primate africain, qui s'est considérablement multiplié au cours de 5 millions d'années et qui perturbe désormais l'équilibre de la biosphère. Cet intrus est Humain . Son apparition a été précédée par une longue période au cours de laquelle les ancêtres des Homosapiens – les hominidés – sont apparus, ont évolué et se sont cédés les uns aux autres. Ils se développaient et vivaient dans le flux général de la vie, en étaient les participants et possédaient toute une gamme de besoins et d'instincts absolument nécessaires à la vie et à l'évolution. Tout cela a rendu le flux de la vie, d'une part, holistique, facilement vulnérable dans les liens individuels et, d'autre part, bien auto-protégé et protégé par le système.

Des millénaires ont passé, de grandes civilisations créées par l'homme sont nées et sont mortes. Toute la splendeur de la civilisation moderne - l'abondance et la variété des biens, des transports, des vols spatiaux, la possibilité pour un grand nombre de personnes de s'engager dans la science, l'art et, enfin, une vieillesse sûre - tout cela est une conséquence de l'énorme quantité d'énergie artificielle que l'humanité a maintenant commencé à produire. Nous ne vivons pas de l'énergie du Soleil, comme les plantes et les animaux, mais utilisons les réserves de carbone - pétrole, charbon, gaz, schiste, qui ont été accumulées par les biosphères du passé au cours de centaines de millions d'années.

Mais qu’arrive-t-il au bilan thermique de la planète ? L'énergie artificielle est dissipée et utilisée pour chauffer la Terre, sa surface solide, l'océan et l'atmosphère. Le temps viendra où l’énergie artificielle commencera à affecter la structure du bilan thermique de la planète.

Ainsi, l'idée répandue selon laquelle une augmentation de la quantité d'énergie produite par l'homme est toujours bonne doit également être révisée : une augmentation de la température moyenne de la planète de 4 à 5 degrés menace l'humanité d'un désastre environnemental. Et ici, il y a une ligne qui ne peut être franchie.

Il n’est pas du tout facile de prédire à l’avance, même dans les termes les plus généraux, les conséquences d’un tel réchauffement. À mesure que la température moyenne augmente, la différence de température entre l’équateur et le pôle diminue. Et c'est le moteur principal grâce auquel l'atmosphère se déplace, transférant la chaleur des zones équatoriales aux zones polaires. Si la différence de température augmente, l'intensité de la circulation atmosphérique augmente. Si elle diminue, la circulation atmosphérique devient plus lente et le transfert d'humidité diminue. Cela signifie que les zones arides deviennent encore plus sèches et que la productivité du biote diminue.

Au siècle dernier, le célèbre géographe, climatologue et géophysicien, le professeur A.I. Voikov, fondateur du premier observatoire géophysique de Russie, a formulé une loi bien connue : chaud au Nord, sec au Sud. Cette loi, désormais appelée loi de Voeikov, résume de nombreuses années d'observations. Chaque fois que, lors d'un changement cyclique des températures moyennes dans le Nord, il commence à se réchauffer, le nombre d'années sèches augmente dans la région de la Volga, au Kazakhstan et dans d'autres régions du sud-est de l'Eurasie. La végétation des déserts et semi-déserts réagit de manière particulièrement sensible aux changements de précipitations.

L'homme cherche des moyens de limiter son impact néfaste sur la nature, car il a pris conscience de sa dépendance à l'égard de l'état de la biosphère. Les gens ont compris que leurs activités doivent changer radicalement et se conformer aux lois naturelles de la biosphère, dans les limites desquelles seule toute activité vitale peut avoir lieu.

Nous n'avons retracé qu'un seul phénomène qui confirme qu'une personne est désormais capable de franchir très facilement cette « ligne fatale », cette ligne au-delà de laquelle commenceront des processus irréversibles de changement des conditions de son existence. La biosphère commencera à passer à un nouvel état, et il n’y aura peut-être plus de place pour les humains dans ce nouvel état. C’est pourquoi l’humanité doit être capable de prévoir les résultats de ses actions et de savoir où se situe la « ligne interdite » qui sépare la possibilité d’un développement ultérieur de la civilisation de son extinction plus ou moins rapide.

Chaque espèce biologique (et l’homme ne fait pas exception) peut vivre dans les limites plutôt étroites de l’environnement auquel elle est génétiquement adaptée. Si le milieu de vie change plus rapidement que l'adaptation ou la réorganisation de l'espèce en une nouvelle formation ne peut se produire, l'organisme s'éteint inévitablement.

La couverture de matière vivante sur la planète change radicalement. Il rétrécit comme le galuchat de Balzac. Et la peau elle-même s’amincit, même dans un sens purement mécanique : les forêts disparaissent, les terres noires se dégradent, etc. Les fondements de l’environnement immédiat de sa vie et de son développement économique disparaissent sous les pieds de l’humanité.

Actuellement, le processus d'épuisement de la matière vivante et de disparition d'espèces vivantes est dix, voire cent fois plus intense que l'extinction des dinosaures il y a 65 millions d'années. Les espèces ne disparaissent pas seulement, c’est toute la structure de la matière vivante qui change. Les gros animaux et plantes sont remplacés par des plus petits : ongulés - rongeurs, rongeurs - insectes herbivores.

Les pertes dans la composition de la matière vivante peuvent conduire à une destruction urgente du système biogéochimique de la planète. La distorsion globale des cycles biogéochimiques menace de faire en sorte que la nature devienne différente, et non celle à laquelle l’économie moderne est adaptée. Une refonte majeure sera nécessaire. En raison des impacts humains actuels, les descendants sont menacés de pauvreté et d’épuisement des ressources naturelles.

L'humanité doit préserver la diversité biologique de la biosphère, car sa réduction entraîne une perturbation des processus de la biosphère et des conséquences catastrophiques.

changements physiques dans les conditions de vie sur la planète.

12. Conclusion

L'humanité a réalisé à quel point notre Terre est petite et a compris qu'il est nécessaire d'intervenir avec une extrême prudence dans les processus qui se déroulent dans la nature.

Notre planète est unique car elle abrite de la vie. La vie imprègne non seulement les éléments eau et air, mais aussi la surface de la terre. La vie sur Terre est représentée par la matière vivante, formée de millions d’espèces et de milliards d’individus. La matière vivante, toute la diversité biologique de la Terre, est protégée des rayons cosmiques par le champ géomagnétique et le bouclier d'ozone. Toutes les formes et manifestations de la vie n'existent pas en elles-mêmes ; elles sont reliées par des relations complexes en un seul complexe de vie - écosystème mondial (biosphère) . Ces relations et connexions dans la nature vivante sont incroyables ! Chaque groupe d'espèces apparentées qui forment un règne joue un rôle spécifique dans le cycle des substances : création, transformation, destruction de substances organiques.

La principale source d'énergie de la biosphère est le Soleil. Le cycle biogénique des substances ne permet pas d'interrompre la vie sur la planète Terre. Les êtres vivants de la biosphère ont transformé la composition chimique de l'air, de l'eau, du sol, ont déterminé leur composition moderne, ont influencé la formation des minéraux et des roches et le relief de la Terre. La biosphère est l'environnement de la vie et le résultat de l'activité vitale.

L’une des tâches principales du XXIe siècle, à laquelle l’écologie doit apporter une contribution significative, est la réalisation de l’harmonie entre l’homme et la nature.

Littérature

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7. Hwang TA, Khwang P.A. Sécurité des personnes.-

1. Le concept de biosphère.

2. Matière vivante de la biosphère.

3. Travail géochimique de la matière vivante.

Le concept de biosphère.

L'idée de la biosphère comme coque planétaire générale, couvrant l'épaisseur de la troposphère, de l'hydrosphère, des roches sédimentaires (et éventuellement granitiques) de la lithosphère, tout au long de toute l'histoire géologique de la Terre ; en tant que système global unifié de la Terre, où l'ensemble des transformations géochimiques et énergétiques est déterminé par la vie, a été développé dans les travaux de V.I. Vernadsky. Vernadsky a été le premier à souligner l'activité transformatrice active des organismes anciens et modernes pour changer l'apparence de notre planète. L'ampleur énorme de ce processus lui a permis de développer la doctrine du rôle cosmique de la vie dans l'histoire géologique de la Terre, ce qui donne sans doute le droit de le considérer comme le fondateur de la doctrine de la biosphère.

Vernadsky a appelé la biosphère cette zone de notre planète dans laquelle la vie existe ou a déjà existé et qui est constamment exposée ou a été exposée à l'influence d'organismes vivants.

La participation de chaque organisme individuel à l'histoire géologique de la Terre est négligeable. Cependant, il existe un nombre infini d'êtres vivants sur Terre, ils ont un potentiel de reproduction élevé, interagissent activement avec leur environnement et, en fin de compte, représentent dans leur ensemble un facteur spécial à l'échelle mondiale qui transforme les coquilles supérieures de la Terre. L'importance des organismes est due à leur grande diversité, leur répartition omniprésente, leur durée d'existence dans l'histoire de la Terre, la nature sélective de l'activité biochimique et leur activité chimique exceptionnellement élevée par rapport aux autres composants de la nature. La biosphère est donc la zone de la Terre qui est couverte par l'influence de la matière vivante. D'un point de vue moderne, la biosphère est considérée comme le plus grand écosystème de la planète, soutenant la circulation mondiale des substances.

La vie moderne est répandue dans la partie supérieure de la croûte terrestre (lithosphère), dans les couches inférieures de l'enveloppe d'air terrestre (atmosphère) et dans l'enveloppe d'eau de la Terre (hydrosphère). Pour désigner la totalité de toute vie sur Terre, ainsi que son environnement immédiat et ses ressources, nous introduisons le terme « biosphère moderne » ou « écosphère ».

L'écosphère recouvre le globe d'une coquille continue et son étendue verticale varie de quelques fractions de mètre - dans les zones de vie extrêmement pauvre (déserts arctiques et antarctiques) - à des milliers de mètres. La limite inférieure de l'écosphère est limitée principalement par la température des roches et des eaux souterraines, qui augmente progressivement avec la profondeur et dépasse déjà 100°C au niveau de 1,5 à 15 km. Par conséquent, les organismes vivants pénètrent profondément dans la Terre sur une courte distance. La plus grande profondeur à laquelle des bactéries ont été découvertes dans les roches de la croûte terrestre est de 4 km. Dans les champs pétrolifères situés à une profondeur de 2 à 2,5 km, les bactéries sont enregistrées en quantités importantes. Dans l'océan, la vie est répandue à de plus grandes profondeurs et se trouve même au fond des dépressions océaniques, à 10-11 km de la surface, car la température y est d'environ 0°C. Cependant, selon Vernadsky, la limite inférieure de la biosphère devrait être encore plus profonde. Les gigantesques strates de roches sédimentaires qui s'accumulent progressivement dans l'océan, dont l'origine est associée à l'activité des êtres vivants, font également partie de la biosphère. Conformément aux processus dynamiques de la croûte terrestre, les roches sédimentaires sont progressivement entraînées dans ses profondeurs et se métamorphosent sous l'influence de températures et de pressions élevées. Les roches métamorphiques de la croûte terrestre, dérivées de roches sédimentaires, sont en fin de compte aussi des dérivés de la vie.

La limite supérieure de la vie dans l’atmosphère est déterminée par l’augmentation du rayonnement ultraviolet avec l’altitude. À une altitude de 25 à 27 km, la majeure partie du rayonnement ultraviolet du Soleil est absorbée par une fine couche d'ozone située ici - l'écran d'ozone. Tous les êtres vivants qui s’élèvent au-dessus de la couche protectrice d’ozone meurent. L'atmosphère au-dessus de la surface de la Terre est saturée d'organismes vivants divers. Les spores de bactéries et de champignons se trouvent jusqu'à une hauteur de 20 à 22 km, mais la majeure partie de l'aéroplancton est concentrée dans une couche allant jusqu'à 1 à 1,5 km. Bien que les processus vitaux des organismes modernes soient concentrés uniquement dans l'écosphère, l'influence de la matière vivante (moderne ou existante dans le passé) se fait sentir bien au-delà de ses frontières. C'est pourquoi la biosphère Vernadsky (en tant que zone d'existence de toutes les anciennes écosphères) s'étend bien au-delà des limites de l'écosphère moderne, couvrant une couche verticale de 40 à 50 km d'épaisseur.

La masse approximative de la biosphère est de 0,05 % de la masse de la Terre et son volume est de 0,4 % du volume de la planète.

La structure de la biosphère est un système complexe à plusieurs composants - une combinaison d'organisations gazeuses, liquides, solides et biologiques. Il se caractérise par une organisation stricte, un équilibre biologique des nombres et une adaptation mutuelle de ses organismes constitutifs. Vernadsky a souligné que la biosphère doit être considérée comme une coque géologique intégrale de la Terre, un système d'autorégulation très complexe composé de matière vivante et de matière inanimée. Vernadsky a appelé l'ensemble des organismes de la planète matière vivante. La matière inerte, selon Vernadsky, est la totalité des substances de la biosphère à la formation desquelles les organismes vivants ne participent pas - c'est-à-dire roches d'origine ignée et inorganique, substances d'origine cosmique modifiées par des organismes vivants, poussières cosmiques, météorites. La matière biogénique est créée et transformée par la vie, par des collections d'organismes vivants. C’est une source d’énergie potentielle extrêmement puissante (charbon, humus du sol, pétrole, bitume, tourbe…). Après la formation d'une substance biogénique, les organismes vivants qui s'y trouvent sont inactifs. Une catégorie spéciale est celle des substances bioinertes. Vernadsky a déterminé qu’il « est créé dans la biosphère simultanément par des organismes vivants et des processus inertes, représentant des systèmes d’équilibre dynamique des deux ». Les organismes en matière bioinerte jouent un rôle de premier plan. La matière bioinerte de la planète est constituée des sols, de la croûte altérée, de toutes les eaux naturelles, dont les propriétés dépendent de l'activité de la matière vivante sur Terre.