ชีวมณฑล (กรีก bios-life, sphaira-sphere) เป็นส่วนหนึ่งของลูกโลกที่สิ่งมีชีวิตมีอยู่ซึ่งเป็นเปลือกโลกซึ่งประกอบด้วยชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และส่วนบนของเปลือกโลกซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยความซับซ้อน วัฏจักรทางชีวเคมีของการอพยพของสสารและพลังงาน ขีดจำกัดสูงสุดของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลถูกจำกัดด้วยความเข้มข้นที่รุนแรงของรังสีอัลตราไวโอเลต ต่ำกว่า - สูง อุณหภูมิภายในของโลก (มากกว่า 100 ° C) มีเพียงสิ่งมีชีวิตระดับล่างเท่านั้น - แบคทีเรีย - ถึงขีดจำกัดสูงสุด V.I. Vernadsky ผู้สร้างหลักคำสอนสมัยใหม่เกี่ยวกับชีวมณฑลเน้นย้ำว่าชีวมณฑลรวมถึง "ภาพยนตร์ที่มีชีวิต" ที่แท้จริงของโลก (ผลรวมของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในโลกในช่วงเวลาใดก็ตาม "สิ่งมีชีวิต" ของดาวเคราะห์) และบริเวณของ “ทรงกลมในอดีต” แสดงถึงการกระจายตัวของหินตะกอนชีวภาพบนโลก ดังนั้นชีวมณฑลจึงเป็นเอกภาพที่ได้รับการจัดระเบียบเป็นพิเศษของสิ่งมีชีวิตและแร่ธาตุทั้งหมด ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านี้แสดงออกมาในการไหลของพลังงานและสสารเนื่องจากพลังงานของรังสีดวงอาทิตย์ ชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศที่ใหญ่ที่สุดในโลก (ทั่วโลก) ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างเป็นระบบระหว่างสิ่งมีชีวิตและสสารเฉื่อยบนโลก ตามคำจำกัดความของ V.I. Vernadsky “ขอบเขตของชีวมณฑลนั้นถูกกำหนดโดยด้านการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตเป็นหลัก”[...]

ชีวมณฑลเป็นเปลือกทางธรณีวิทยาของโลกในฐานะดาวเคราะห์ องค์กรของมัน สิ่งมีชีวิตเป็นหน้าที่ทางธรณีวิทยา สภาพทางดาราศาสตร์ของการดำรงอยู่ของมันไม่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาทางธรณีวิทยา ใบหน้าของโลก. ความกดดันของสิ่งมีชีวิต (มาตรา 33) เรากำลังมีชีวิตอยู่ในช่วงปลายยุคน้ำแข็ง ลักษณะของมัน (มาตรา 34--36) การแลกเปลี่ยนวัสดุและพลังงานของชีวมณฑลกับจักรวาล (§ 37) สารของชีวมณฑล (§38,39)[...]

อวกาศแกะสลักใบหน้าของโลก” ในชีวมณฑล สิ่งมีชีวิตหลักทั้งหมดเชื่อมโยงกับแหล่งที่อยู่อาศัยและกิจกรรมของพวกมันโดยกระบวนการทางชีววิทยาและธรณีเคมีที่ควบคุมตนเอง[...]

ชีวมณฑลเป็นระบบเช่น ทั้งหมดเดียวที่ทำงานผ่านการโต้ตอบขององค์ประกอบที่จัดในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง มีชีวมณฑล ระบบที่สมบูรณ์ดำเนินโครงการบางอย่างและเพื่อผลประโยชน์ของตัวเองรักษาเสถียรภาพของตัวเองและสิ่งแวดล้อมและกำจัดอิทธิพลที่บิดเบือนทั้งภายนอกและภายใน [... ]

ชีวมณฑลเป็นเปลือกที่ซับซ้อนในด้านองค์ประกอบ โครงสร้าง และการจัดระเบียบ ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตทุกชนิด สารชีวภาพ (ถ่านหิน น้ำมัน หินปูน ฯลฯ) สารเฉื่อย (สิ่งมีชีวิตไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัว) และสารเฉื่อยทางชีวภาพ (สร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของสิ่งมีชีวิต) รวมถึงสารที่มีต้นกำเนิดจากจักรวาล [...]

ในชีวมณฑล วิวัฒนาการมักเกิดขึ้นในทิศทางของการเพิ่มการจัดระเบียบของชีวิต โดยหลักการแล้ว ความเป็นไปได้ของวิวัฒนาการในทิศทางของการทำลายล้างระดับองค์กรที่บรรลุผลนั้นก็ไม่รวมอยู่ด้วย เช่น การแทนที่โดยบุคคลที่มีการจัดระเบียบน้อย แต่ก้าวร้าวมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลักสูตรของเหตุการณ์ในชีวมณฑลนี้อาจเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการเพิ่มขนาดของสิ่งมีชีวิตและพวกมัน โครงสร้างทางสังคมและชุมชนซึ่งมักจะมาพร้อมกับความสามารถในการแข่งขันที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขนาดจะนำไปสู่การลดจำนวนบุคคลในประชากร และท้ายที่สุด จะทำให้ความสัมพันธ์กันของประชากรทุกส่วนสมบูรณ์ และการยุติการมีปฏิสัมพันธ์และการคัดเลือกทางการแข่งขัน การลดจำนวนบุคคลที่ทำงานอย่างอิสระในชุมชนทำให้ไม่สามารถรักษาสถานะการสังเคราะห์และการสลายตัวของสารอินทรีย์ในชุมชนที่สัมพันธ์กัน กระบวนการดังกล่าวอาจนำไปสู่ความระส่ำระสายโดยสิ้นเชิงและท้ายที่สุดก็นำไปสู่การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล[...]

เรื่องของชีวมณฑลมีความแตกต่างอย่างรวดเร็วและลึกซึ้ง (§ 38): สิ่งมีชีวิต เฉื่อย ชีวภาพ และไบโอเฉื่อย สิ่งมีชีวิตรวบรวมและจัดเรียงกระบวนการทางเคมีทั้งหมดของชีวมณฑล ซึ่งเป็นพลังงานที่มีประสิทธิผลเมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานของสสารเฉื่อย ยิ่งใหญ่อยู่แล้วในสมัยประวัติศาสตร์ สิ่งมีชีวิตเป็นพลังทางธรณีวิทยาที่ทรงพลังที่สุด ซึ่งเติบโตไปตามกาลเวลา มันไม่ได้มีชีวิตอยู่โดยบังเอิญและเป็นอิสระจากชีวมณฑล แต่เป็นการแสดงให้เห็นตามธรรมชาติของการจัดระเบียบทางกายภาพและเคมีของมัน การก่อตัวและการดำรงอยู่เป็นหน้าที่ทางธรณีวิทยาหลัก (ตอนที่ II)[...]

โครงสร้างของชีวมณฑลสัมพันธ์กับรูปร่างของดาวเคราะห์ การเคลื่อนที่ในแนวรัศมี ระดับบนสุดโดยเฉลี่ยของชีวมณฑลไม่ได้เปลี่ยนจากศูนย์กลางของโลกในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา (มาตรา 79) เปลือกทางธรณีวิทยาและธรณีสเฟียร์ (§ 80) ชีวมณฑลและธรณีสเฟียร์ (§81) ลักษณะทางดาราศาสตร์ของเปลือกทางธรณีวิทยาและธรณีสเฟียร์ (§ 82) ความแตกต่างทางกายภาพและเคมีที่ชัดเจนระหว่างเปลือกทางธรณีวิทยาและธรณีสเฟียร์ที่อยู่ติดกัน คุณสมบัติเดียวเท่านั้น - แรงโน้มถ่วง - เปลี่ยนแปลงไปสู่ศูนย์กลางของโลกอย่างแน่นอน แต่จะเปลี่ยนแปลงในการกระโดด อุณหพลศาสตร์ เฟส พาราเจเนติกส์ และการแผ่รังสีของเปลือกและธรณีสเฟียร์ สถานะทางกายภาพของดาวเคราะห์ชั้นลึกของสสารในส่วนลึกของโลก ความสำคัญพิเศษของเปลือกอุณหพลศาสตร์ (มาตรา 84) การจัดระเบียบเปลือกทางธรณีวิทยาและธรณีสเฟียร์ (§ 85) ความสำคัญทางธรณีวิทยาของรัศมี geoid (§ 86, 87)[...]

Shipunov F. Ya. องค์กรชีวมณฑล อ.: Nauka, 1980. 290 หน้า [...]

การจัดลำดับชั้นของระบบชีวภาพแสดงให้เห็นถึงความต่อเนื่องและความไม่ต่อเนื่องของวิวัฒนาการของชีวิต ชุมชนไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีการจัดหาพลังงานและการหมุนเวียนของสาร ระบบนิเวศไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากปราศจากการเชื่อมโยงระหว่างระบบประชากรและชีวมณฑล อารยธรรมของมนุษย์ไม่สามารถดำรงอยู่ได้นอกโลกธรรมชาติ[...]

V.I. Vernadsky องค์กรของมันคือการแสดงให้เห็นถึงความเป็นระเบียบเรียบร้อยของจักรวาลซึ่งเป็นการแสดงออกหลัก แต่ไม่ใช่สิ่งเดียวที่แสดงไว้ในโครงสร้างและคุณสมบัติของกลไกของเปลือกโลกและบล็อกกลาง - ชีวมณฑล ตามที่ G. Lovelock กล่าว สภาวะสมดุลของ Gaia เป็นทรัพย์สินภายใน จากข้อมูลของ V.G. Gorshkov ชีวมณฑลนั้นมีสภาวะสมดุลภายในเงื่อนไขของยุคโฮโลซีนก่อนเทคโนโลยีเท่านั้นและสถานะเสถียรอื่น ๆ ไม่ได้เป็นลักษณะของมัน[...]

ส่วนสำคัญของชีวมณฑลประกอบด้วยวัตถุที่เฉื่อยทางชีวภาพ นั่นคือการสะสมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด: ป่าไม้ ทุ่งนา แพลงก์ตอน สัตว์หน้าดิน ดินและตะกอนทะเล น้ำบนโลกทั้งหมด ยกเว้นน้ำเกลือบางชนิด แต่แม้แต่ในพวกมัน เช่น ในทะเลเดดซี สิ่งมีชีวิตจุลินทรีย์ก็ยังมีอยู่ ร่างของสารชีวภาพที่จัดไว้จะครอบครองส่วนสำคัญโดยน้ำหนักและปริมาตรของชีวมณฑล หลังจากการตายของสิ่งมีชีวิตที่ประกอบกันเป็นซาก ซากของพวกมันก่อตัวเป็นหินชีวภาพซึ่งก่อตัวเป็นส่วนใหญ่ของชั้นสตราติสเฟียร์[...]

โครงสร้างสมัยใหม่ของชีวมณฑลมีลักษณะเฉพาะคือ "การจัดระเบียบที่เข้มงวด ความสมดุลทางชีววิทยา:" จำนวนและการปรับตัวร่วมกันของสิ่งมีชีวิตที่เป็นส่วนประกอบ [...]

ตามลักษณะของผลกระทบที่มีต่อชีวมณฑล การปล่อยก๊าซจากการผลิตสารเคมีสามารถแบ่งออกเป็นแบบจัดระเบียบและไม่มีการจัดระเบียบ[...]

บทบาทด้านพลังงานของชีวมณฑลก็มีมหาศาลเช่นกัน จากมุมมองของฟิสิกส์ กิจกรรมชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดรวมถึงมนุษย์เป็นงานที่ต้องใช้พลังงาน แต่พลังงานของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ (และดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียวสำหรับผู้อยู่อาศัยทั้งหมดของโลก) ไม่สามารถนำมาใช้โดยตรงได้ แต่จะทำความร้อนให้กับพื้นผิวโลกเท่านั้นและจะกระจายออกไปอีก เพื่อให้พลังงานทำงานได้ จะต้องเปลี่ยนเป็นรูปแบบอื่นและเก็บไว้ตามที่นักฟิสิกส์กล่าวไว้โดยเทียบกับการไล่ระดับสี ฟังก์ชั่นนี้ดำเนินการโดยตัวแทนของสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะพืชสีเขียวส่วนใหญ่ - การสังเคราะห์แสง จาก หลักสูตรของโรงเรียนชีววิทยารู้ดีว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในเซลล์ของพืชสีเขียว - กระบวนการสร้างอินทรียวัตถุจากสสารเฉื่อยและไม่มีชีวิตภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งถูกแปลงเป็นพลังงานของพันธะเคมี เป็นพลังงานที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงซึ่งสิ่งมีชีวิตทุกชนิดใช้ เป็นผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ให้อาหาร เสื้อผ้า และพลังงานที่จำเป็นแก่มนุษย์ เนื่องจากถ่านหินชนิดเดียวกันคือพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมอยู่ในผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชในยุคทางธรณีวิทยาที่ผ่านมา พืชให้การจัดระเบียบและความเป็นระเบียบเรียบร้อยแก่ชีวมณฑล กล่าวคือ พวกมันทำลายพลังงานในอินทรียวัตถุ ดังนั้น เมื่อเรียนหลักสูตรฟิสิกส์ นักเรียนจะต้องเข้าใจสาระสำคัญของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เป็นพิเศษ ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและนิเวศวิทยา ในความสัมพันธ์ระหว่างแนวคิดเรื่อง "พลังงาน" และ "เอนโทรปี" ..]

ดังนั้นสภาพทางกายภาพของโครงสร้างทั้งหมดของชีวมณฑลจึงอาจห่างไกลจากสภาพเดิมมาก กระบวนการของกระบวนการนี้ถูกควบคุมจนถึงขีดจำกัดเท่านั้น ลักษณะเชิงปริมาณซึ่งแสดงโดยความสัมพันธ์เชิงหน้าที่และอาณาเขตของระบบธรรมชาติในระดับองค์กรและความซับซ้อนที่แตกต่างกัน[...]

ดังนั้นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของชีวมณฑลคือการจัดระเบียบและความสมดุลแบบไดนามิกที่มั่นคง การจัดองค์กรหมายความว่าชีวมณฑลไม่ใช่ความสับสนวุ่นวายขององค์ประกอบที่แตกต่างกัน แต่เป็นองค์ประกอบเดียวและสอดคล้องกัน[...]

มิ.ย. Budyko ได้วิเคราะห์กระบวนการเปลี่ยนผ่านของชีวมณฑลไปสู่ชั้นบรรยากาศ noosphere ได้เชื่อมโยงการก่อตัวของแบบหลังกับความสำเร็จของขั้นตอนต่อไปนี้: 1 - มนุษยชาติกลายเป็นสิ่งเดียวทั้งหมดการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกวาดไปทั่วโลก; 2 - มีการปรับโครงสร้างการสื่อสารและการแลกเปลี่ยนอย่างรุนแรง noosphere กลายเป็นองค์รวมที่มีการจัดระเบียบเดียว ทุกส่วนในระดับต่าง ๆ ทำหน้าที่ประสานกัน 3 - แหล่งพลังงานใหม่โดยพื้นฐานถูกค้นพบแล้ว (นูสเฟียร์จัดให้มีการปรับโครงสร้างใหม่อย่างรุนแรงโดยมนุษย์ ธรรมชาติโดยรอบมันไม่สามารถทำได้หากไม่มีแหล่งพลังงานขนาดมหึมา); 4 - บรรลุความเท่าเทียมกันทางสังคมของทุกคนและความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นของพวกเขา 5 - ความสามารถในการควบคุมสถานะของชีวมณฑลให้สอดคล้องกับความต้องการของสังคมมนุษย์[...]

ตัวอย่างเช่นเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับระดับอุณหพลศาสตร์ของการจัดระเบียบของชีวมณฑลซึ่งแสดงออกเมื่อมี "ชั้น" ที่เชื่อมต่อถึงกันสองชั้น: ชั้นบนที่ส่องสว่าง (โฟโตไบโอสเฟียร์) ซึ่งมีสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงอยู่และชั้นล่างของดิน (aphotobiosphere) โดยที่ โซนสิ่งมีชีวิตใต้ดินตั้งอยู่ ระดับทางอุณหพลศาสตร์ของการจัดระเบียบของชีวมณฑลนั้นแสดงออกมาในลักษณะเฉพาะของการไล่ระดับอุณหภูมิในอุทกสเฟียร์ บรรยากาศ และเปลือกโลก นอกจากนี้ยังมีระดับทางกายภาพหรือระดับรวมขององค์กร เช่น การมีอยู่ของสถานะเฟสต่างๆ ของสาร (ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ) ซึ่งแสดงลักษณะเฉพาะของสถานะทางเคมีที่แตกต่างกันไปพร้อมๆ กัน[...]

ความอุดมสมบูรณ์สอดคล้องกับสถานการณ์ที่ปริมาณสารอาหารในชีวมณฑลมากกว่าการบริโภคตลอดระยะเวลาของการวิวัฒนาการเช่น เมื่อเวลาของการวิวัฒนาการน้อยกว่าเวลาการหมุนเวียนของสารอาหารทางชีวภาพมาก ด้วยสารอาหารที่อุดมสมบูรณ์ ความต้องการการแข่งขันระหว่างสิ่งมีชีวิตเพื่อความอยู่รอดจึงหมดไป ในสถานการณ์เช่นนี้ บุคคลที่จัดระเบียบมากขึ้นอาจถูกแทนที่ด้วยการจัดระเบียบที่น้อยกว่า แต่อาจก้าวร้าวมากขึ้น หรือการเพิ่มขนาดของสิ่งมีชีวิตที่สูงกว่าระดับที่อนุญาตอาจเกิดขึ้นได้ [...]

V.I. Vernadsky เป็นคนแรกที่กำหนดกฎหมายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของชีวมณฑลไปสู่ระดับที่สูงขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ - noosphere ซึ่งเป็นขอบเขตของเหตุผลเช่น ชีวิตมีระเบียบอย่างชาญฉลาดและกลมกลืน นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่มีความสนใจในปัญหาทรัพยากรทางปัญญาของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เมื่อความฉลาดซึ่งกำหนดโดยสมองของมนุษย์ถือเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่สำคัญ[...]

ตามข้อมูลของ Vernadsky ส่วนหน้าที่หลักของ supergeosphere คือชีวมณฑล เหนือสิ่งอื่นใดมันมีลักษณะเฉพาะโดยองค์กร - ความสามารถในการรักษาพารามิเตอร์ทางธรณีฟิสิกส์และธรณีเคมีของสภาพแวดล้อมในช่วงแคบ ๆ ซึ่งส่วนใหญ่รับประกันการดำรงอยู่และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาเกือบ 4 พันล้านปี [.. .]

กระบวนการทางชีวเคมีในสิ่งมีชีวิตก็เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ซับซ้อนซึ่งจัดเป็นวัฏจักร การแพร่พันธุ์พวกมันในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตจะต้องใช้ต้นทุนพลังงานมหาศาล แต่ในสิ่งมีชีวิตพวกมันเกิดขึ้นผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาโปรตีน - เอนไซม์ที่ลดพลังงานกระตุ้นของโมเลกุลลงหลายขนาด เนื่องจากสิ่งมีชีวิตดึงวัสดุและพลังงานสำหรับปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมจากสิ่งแวดล้อม พวกมันจึงเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมได้ง่ายๆ ด้วยการใช้ชีวิต Vernadsky เน้นย้ำว่าสิ่งมีชีวิตได้ดำเนินงานทางธรณีวิทยาและเคมีขนาดมหึมาในชีวมณฑล โดยเปลี่ยนเปลือกโลกตอนบนอย่างสมบูรณ์ในระหว่างที่มันดำรงอยู่[...]

จริงๆ แล้วบทที่ 2 เน้นไปที่ลำดับชั้นของระบบ โดยเฉพาะชีวมณฑลและสิ่งมีชีวิตภายในนั้น หลักการทั่วไปการก่อตัวของลำดับชั้น: 1) การทำซ้ำของโครงสร้างที่มีคุณภาพค่อนข้างแตกต่างกันซึ่งประกอบขึ้นเป็นสิ่งใหม่ในจำนวนทั้งสิ้นที่มีการจัดระเบียบนั่นคือ การมีอยู่ของทรัพย์สินของการเกิดขึ้น (คนโบราณกล่าวว่า: ทั้งหมดมีค่ามากกว่าผลรวมของส่วนต่าง ๆ ของมัน) และ 2) คำจำกัดความของเป้าหมายการทำงานขององค์กรภายในกรอบการเชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมและระบบความสามารถภายใน หลักการของการจัดระเบียบแบบลำดับชั้นหรือหลักการของระดับเชิงบูรณาการในชีววิทยาและนิเวศวิทยาได้รับการยอมรับว่าเป็นสัจพจน์หรือข้อเท็จจริงที่สังเกตได้จากเชิงประจักษ์ (หัวข้อ 3.10) การสำแดงของการเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนจากลำดับชั้นหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งนั้นได้รับการยืนยันตามสัจพจน์อย่างเท่าเทียมกัน การเกิดขึ้นคือการมีคุณสมบัติพิเศษในทั้งหมดของระบบที่ไม่มีอยู่ในระบบย่อย องค์ประกอบและบล็อก (ที่ไม่ใช่ระบบ) เช่นเดียวกับผลรวมขององค์ประกอบและบล็อกที่ไม่ได้รวมเป็นหนึ่งเดียวโดยการเชื่อมต่อที่ขึ้นรูประบบ คุณสมบัติของเป้าหมายในฐานะสถานะการทำงานและรูปแบบของการสร้างระบบที่เกิดขึ้นจากการแสดงความคิดเห็นจะสร้างปฏิสัมพันธ์บางอย่าง ฟิลด์นี้ไม่สามารถไม่มีที่สิ้นสุดในองค์กร เนื่องจากระบบใด ๆ มีอยู่ภายในเวลาและพื้นที่ลักษณะเฉพาะ (ขนาด)[...]

หลักการสำคัญอันดับสองที่ระบุโดย V.I. Vernadsky เป็นหลักการของความกลมกลืนของชีวมณฑลและการจัดระเบียบ ในนั้นทุกอย่างถูกนำมาพิจารณาและทุกอย่างถูกปรับให้แม่นยำเหมือนกันมีกลไกเหมือนกันและอยู่ภายใต้การควบคุมและความสามัคคีเดียวกันซึ่งเราเห็นในการเคลื่อนไหวที่กลมกลืนกันของเทห์ฟากฟ้าและเริ่มเห็นในระบบอะตอม ของสสารและอะตอมของพลังงาน (Vernadsky V.I., 1967, p. 24)[...]

22

ในช่วงที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตในประวัติศาสตร์โลก สิ่งเหล่านี้เป็นวัฏจักรธรณีเคมีของสสาร ด้วยการถือกำเนิดของชีวมณฑลเมื่อ 2.5-3 พันล้านปีก่อน พวกมันกลายเป็นชีวชีวเคมี และด้วยการถือกำเนิดของเทคโนสเฟียร์ - กลายเป็นเทคโนไบโอจีโอเคมี หากเมื่อไม่นานมานี้มีการถามคำถามเกี่ยวกับวัฏจักรชีวชีวเคมีในธรรมชาติและการหยุดชะงักโดยมนุษย์ ตอนนี้เราต้องตั้งคำถามในส่วนสำคัญ พื้นผิวโลกและสำหรับ จำนวนมากส่วนประกอบของมัน ได้แก่ วัฏจักรเทคโนไบโอจีโอเคมีคอลซึ่งเป็นบรรทัดฐานสมัยใหม่ของธรรมชาติตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เรากำลังพูดถึงไม่เกี่ยวกับการละเมิดวัฏจักรธรรมชาติของมนุษย์อีกต่อไป แต่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโดยสมบูรณ์ (เช่น วัฏจักรคาร์บอน วัฏจักรของน้ำ) หากเราจำไว้ว่าพลังงานของอุตสาหกรรมทั่วโลกในปัจจุบันมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นสองเท่าทุกๆ 15 ปี และในนั้น สหพันธรัฐรัสเซียใน 7-8 ปี เราสามารถจินตนาการถึงการเติบโตอย่างรวดเร็วขององค์ประกอบทางเทคโนโลยีในทุกวัฏจักรโลก ต้องคำนึงถึงสถานการณ์เดียวกันนี้เมื่อวิเคราะห์การประเมินเชิงปริมาณของการไหลของเทคโนไบโอจีโอเคมีทั้งหมดในนิเวศน์ ความรุนแรงและความเร็วที่เพิ่มขึ้นทุกปี ซึ่งต้องมีการปรับการประเมินปรากฏการณ์เหล่านี้อย่างต่อเนื่อง[...]

คำว่า "การคุ้มครองชีวมณฑล" ซึ่งผู้เขียนหลายคนนำมาใช้นั้นมีเนื้อหาและขอบเขตใกล้เคียงกับแนวคิดนี้มาก การคุ้มครองชีวมณฑลเป็นระบบของมาตรการที่ดำเนินการในระดับชาติและระดับนานาชาติและมุ่งเป้าไปที่การกำจัดอิทธิพลของมนุษย์หรือธรรมชาติที่ไม่พึงประสงค์ต่อบล็อกที่เชื่อมต่อระหว่างกันของชีวมณฑล (บรรยากาศ, ไฮโดรสเฟียร์, ดินปกคลุม, เปลือกโลก, ทรงกลมของชีวิตอินทรีย์) ในการรักษา องค์กรที่พัฒนาตามวิวัฒนาการและให้การทำงานตามปกติ[...]

สิ่งสำคัญอันดับสองของคำสอนของ V.I. Vernadsky คือแนวคิดที่เขาพัฒนาขึ้นเกี่ยวกับการจัดระเบียบของชีวมณฑลซึ่งปรากฏอยู่ในปฏิสัมพันธ์ที่ประสานกันของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต การปรับตัวร่วมกันของสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม “สิ่งมีชีวิต” เขียนโดย V.I. Vernadsky “เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เพียงแต่ปรับตัวเท่านั้น แต่ยังปรับให้เข้ากับมันด้วย” (V.I. Vernadsky, 1934)[...]

V.I. Vernadsky (1980) เน้นย้ำว่าหลักการ Redi “ไม่ได้บ่งชี้ถึงความเป็นไปไม่ได้ของการเกิด abiogenesis นอกชีวมณฑล หรือเมื่อสร้างปรากฏการณ์ทางเคมีกายภาพในชีวมณฑล (ตอนนี้หรือก่อนหน้านั้น) นำมาพิจารณาในการกำหนดทางวิทยาศาสตร์ของการจัดระเบียบเปลือกโลกในรูปแบบนี้" (หน้า 179) ดังนั้นเขาจึงตระหนักถึงความเป็นไปได้ของการกำเนิดของชีวิต แต่ปฏิเสธสิ่งนี้เกี่ยวกับสภาพของชีวมณฑลที่เขารู้จัก ซึ่งเหตุการณ์มหัศจรรย์เช่นนี้ไม่เคยพบเห็นที่ไหนมาก่อน จึงไม่ใช่เรื่องไร้เหตุผลที่จะสรุปได้ว่าสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ที่เกิดขึ้นภายนอกนั้นสามารถถูกนำมายังโลกได้ เช่น เป็นส่วนหนึ่งของอุกกาบาตน้ำแข็งเมื่อโลกไม่ได้ถูกห่อหุ้มไว้ ในบรรยากาศที่ปกคลุมอย่างหนาแน่น[...]

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าต้องจัดสภาพแวดล้อมในเมืองในฐานะวัตถุของการออกแบบและการวิจัย นี่หมายถึงการใช้แนวคิดของ "องค์กร" อย่างแม่นยำในแง่ที่ V.I. Vernadsky แนะนำ: "สิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับชีวมณฑลมีการจัดระเบียบพิเศษของตัวเองและถือได้ว่าเป็นหน้าที่ที่แสดงออกตามธรรมชาติของชีวมณฑล องค์กรไม่ใช่กลไก องค์การแตกต่างอย่างมากจากกลไกตรงที่ว่าองค์กรอยู่ในกระบวนการของการกลายเป็นอย่างต่อเนื่อง ในการเคลื่อนที่ของอนุภาควัสดุและพลังงานที่เล็กที่สุดทั้งหมด” [1] การเปรียบเทียบนั้นถูกต้อง เนื่องจากเราถือว่าสภาพแวดล้อมในเมืองในปัจจุบันเป็นหน้าที่ที่แสดงออกตามธรรมชาติของชีวมณฑล[...]

E.V. Girusov (1986) แสดงความเห็นว่าไม่ควรขัดจังหวะการพัฒนากิจกรรมของมนุษย์ แต่สอดคล้องกับการจัดระเบียบของชีวมณฑล เนื่องจากมนุษยชาติที่ก่อตัวเป็น noosphere นั้นเชื่อมโยงกับรากเหง้าทั้งหมดไปยังชีวมณฑล นูสเฟียร์เป็นผลสืบเนื่องตามธรรมชาติและจำเป็นจากความพยายามของมนุษย์ นี่คือชีวมณฑลที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงโดยผู้คนตามกฎโครงสร้างและการพัฒนาที่เป็นที่รู้จักและเชี่ยวชาญในทางปฏิบัติ เมื่อพิจารณาถึงการพัฒนาชีวมณฑลสู่นูสเฟียร์จากมุมมองของแนวทางระบบ เราสามารถสรุปได้ว่านูสเฟียร์เป็นสถานะใหม่ของระบบซูเปอร์ซิสเต็มระดับโลกบางระบบ โดยเป็นการรวมกันของระบบย่อยที่ทรงพลังสามระบบ: "มนุษย์" "การผลิต" และ "ธรรมชาติ" เป็นสามองค์ประกอบที่เชื่อมโยงถึงกันโดยมีบทบาทอย่างแข็งขันของระบบย่อย "มนุษย์" (Prudnikov, 1990)[...]

นานมาแล้ว 32 ปีที่แล้ว ฉันดึงความสนใจไปที่การสำแดงที่แพร่หลายของรูปแบบหนึ่งของการจัดระเบียบของชีวมณฑลที่สอดคล้องกับปรากฏการณ์ธรณีเคมีนี้ - ถึงความสำคัญทางธรณีวิทยาขององค์ประกอบทางเคมีที่กระจัดกระจาย[...]

นอกเหนือจากสภาวะทางกายภาพทั้งสามนี้ ความสมดุลนี้ยังรวมถึงสภาวะอื่นๆ ด้วย: 1. สิ่งมีชีวิตทั้งหมดกระจัดกระจายเป็นพันล้านในชีวมณฑล เชื่อมต่อกันด้วยน้ำ โดยตรงหรือโดยการหายใจ และถูกดูดซึมอย่างเป็นระบบด้วยน้ำในปริมาณไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ( เมล็ดและสปอร์) ถึง 99.7% โดยน้ำหนัก หากไม่มากกว่านั้น (§ 144) มีทุกที่ ทั้งในมหาสมุทรและแหล่งน้ำอื่น ๆ และบนบก

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซีย

มหาวิทยาลัยวลาดิวอสต็อกรัฐเศรษฐศาสตร์และ

บริการ

สถาบันนวัตกรรมสารสนเทศและระบบธุรกิจ

ภาควิชานิเวศวิทยาและการจัดการธรรมชาติ

020801.65 "นิเวศวิทยา"

วลาดิวอสต็อก

สำนักพิมพ์ VGUES

โปรแกรมการทำงาน วินัยทางวิชาการ“หลักคำสอนเรื่องชีวมณฑล” ได้รับการรวบรวมตามข้อกำหนดของมาตรฐานการศึกษาของรัฐสำหรับการศึกษาระดับอุดมศึกษา

เรียบเรียงโดย : , รองศาสตราจารย์ภาควิชานิเวศวิทยา

อนุมัติในที่ประชุมแผนกสนพ. เมื่อวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2544 ระเบียบการฉบับที่ 6 ฉบับปี พ.ศ. 2557

©สำนักพิมพ์วลาดิวอสต็อก

มหาวิทยาลัยของรัฐ

เศรษฐศาสตร์และการบริการ พ.ศ. 2557

การแนะนำ

การศึกษาชีวมณฑลเป็นสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติที่มุ่งพัฒนานักเรียนด้านสิ่งแวดล้อมให้มีโลกทัศน์ที่มีศูนย์กลางทางชีวภาพและความสามารถในการประเมินกิจกรรมระดับมืออาชีพจากมุมมองของการใช้ทรัพยากรธรรมชาติและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมอย่างมีเหตุผล สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติของชีวมณฑลทำให้มนุษย์ได้รับวัตถุดิบ พลังงาน และวัสดุต่างๆ หลักคำสอนของชีวมณฑลช่วยให้เข้าใจความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต, ประชากรกับแหล่งที่อยู่อาศัย, ความสัมพันธ์ของระบบนิเวศทางธรรมชาติและมนุษย์, เงื่อนไขสำหรับสถานะที่มั่นคงของระบบนิเวศ, สาเหตุของวิกฤตสิ่งแวดล้อม, หลักการทางนิเวศวิทยาของการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างมีเหตุผลที่ให้ความมั่นใจ การพัฒนาที่ยั่งยืนของมนุษยชาติ การศึกษาสาขาวิชา "การศึกษาชีวมณฑล" นักศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมพิจารณาว่าชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศระดับโลก องค์ประกอบ โครงสร้าง การเชื่อมโยงภายในที่รับประกันการทำงานและความยั่งยืน พวกเขาประเมินแหล่งที่มาหลักของมลพิษและวิเคราะห์ปัญหาสิ่งแวดล้อมของเขตเมือง พวกเขาศึกษาวิธีการปกป้องชีวมณฑลจากผลกระทบทางเทคโนโลยี พิจารณาปัญหาและวิธีการรักษาความหลากหลายทางชีวภาพ เอาใจใส่เป็นพิเศษพวกเขาให้ความสนใจกับปัญหาอิทธิพลของมนุษย์ต่อกระบวนการระดับโลกและสภาพภูมิอากาศของชีวมณฑล การศึกษากระบวนการต่างๆ ของชีวมณฑลช่วยให้เราปลูกฝังจิตสำนึกที่คำนึงถึงสิ่งแวดล้อมของนักเรียน และสร้างทัศนคติแบบเหมารวมของพฤติกรรม "เชิงนิเวศน์" ในพวกเขา สาขาวิชา “การสอนชีวมณฑล” มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษารูปแบบพื้นฐานของการทำงานของระบบธรรมชาติในระดับต่างๆ ของชีวมณฑล ปัจจัยที่กำหนดเสถียรภาพ ผลผลิต และพลังงาน บทบาทของสิ่งมีชีวิตในวัฏจักรชีวธรณีเคมีถูกเปิดเผยมีความเชื่อมโยงเชิงตรรกะระหว่างการศึกษาแบบดั้งเดิมเกี่ยวกับปัญหาปฏิสัมพันธ์ระหว่างธรรมชาติ - สังคม - เศรษฐกิจและแนวคิดของการพัฒนาที่ยั่งยืนของมนุษยชาติโดยมุ่งมั่นในการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างสร้างสรรค์ มีการประเมินสถานะของระบบนิเวศทั่วโลกและวิธีการรักษาเสถียรภาพและปรับปรุงชีวมณฑลสมัยใหม่ การศึกษาหลักสูตรนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสาขาวิชาต่างๆ เช่น "ชีววิทยา" "เคมี" "ภูมิศาสตร์" "ธรณีวิทยา" "วิทยาศาสตร์ดิน"

คุณลักษณะพิเศษของการศึกษาวินัย "หลักคำสอนของชีวมณฑล" เป็นแนวทางบูรณาการกับปัญหาสิ่งแวดล้อมซึ่งทำให้นักศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมได้รับความรู้ที่จำเป็นและเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการชีวธรณีเคมีในชีวมณฑล เพื่อให้เชี่ยวชาญสาขาวิชานี้ จำเป็นต้องมีความรู้พื้นฐานด้านภูมิศาสตร์ ชีววิทยา เคมี ธรณีวิทยา นิเวศวิทยา และวิทยาศาสตร์ดิน

1. คำแนะนำด้านองค์กรและระเบียบวิธี

1.1. เป้าหมายและวัตถุประสงค์ของวินัย

จุดมุ่งหมายของวินัยคือการทำความคุ้นเคยกับแนวคิดพื้นฐาน ปัญหา และวิธีการทางวิทยาศาสตร์ “หลักคำสอนของชีวมณฑล” วินัยนี้มีไว้สำหรับนักเรียนในสาขาพิเศษ 020801.65 – นิเวศวิทยา วัตถุประสงค์หลักของวินัย– การพัฒนาทักษะและความสามารถในด้านกิจกรรมต่อไปนี้:

· ศึกษารากฐานของ “หลักคำสอนของชีวมณฑล” ขอบเขตและวิวัฒนาการ

· คุณลักษณะของการอพยพทางชีวภาพ วัฏจักรชีวธรณีเคมีของสาร วัฏจักรเชิงพื้นที่และชั่วคราวขององค์ประกอบทางเคมี

·ทำความคุ้นเคยกับการจัดระเบียบดาวเคราะห์ - จักรวาลของชีวมณฑล

· การพิจารณาทิศทางทางอุณหพลศาสตร์ของการพัฒนาชีวมณฑล การเปลี่ยนแปลงพลังงานโดยสิ่งมีชีวิต

· การศึกษาแนวคิด noospheric ที่เป็นพื้นฐานของการจัดการทางวิทยาศาสตร์

· การก่อตัวของมืออาชีพ ความสามารถ.

1.2. รายการความสามารถที่ได้รับเมื่อศึกษาสาขาวิชา

วินัยนี้ก่อให้เกิดมุมมองแบบมืออาชีพเกี่ยวกับแง่มุมธรณีเคมี ชีวธรณีเคมี และชีวภาพของชีวมณฑล แนวคิดของชีวมณฑลมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างความเข้าใจแบบองค์รวมของกระบวนการและปรากฏการณ์ในระบบนิเวศโลก กลไกและรูปแบบของการดำรงอยู่อย่างยั่งยืนของระบบชีววิทยาในระดับต่างๆ ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและมีพลวัต ความรู้ที่ได้รับในกระบวนการศึกษาวินัยจะสร้างโลกทัศน์ทางนิเวศน์และโลกทัศน์ของนักเรียนและพัฒนาความคิดเชิงตรรกะในทุกระดับของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต (สิ่งมีชีวิต ประชากร ระบบนิเวศ ชีวมณฑล)

1.3. ประเภทหลักของคลาสและคุณสมบัติการใช้งาน

ปริมาณวินัยรวมสำหรับสาขาวิชาเฉพาะทาง 020801.65 นิเวศวิทยา คือ 200 ชั่วโมง โดยแบ่งเป็นการทำงานในห้องเรียน 68 ชั่วโมง (การบรรยาย 34 ชั่วโมง ชั้นเรียนภาคปฏิบัติ 34 ชั่วโมง) และการทำงานอิสระ 132 ชั่วโมง มีการศึกษาวินัย "หลักคำสอนของชีวมณฑล" ในภาคการศึกษาที่ 5 สัปดาห์ละ 4 ชั่วโมง โดยแบ่งเป็นการบรรยาย 2 ชั่วโมง และภาคปฏิบัติ 2 ชั่วโมง ระเบียบวินัยจบลงด้วยการสอบผ่าน ประเภทของอาชีพหลัก: - การบรรยายที่ให้เนื้อหาพื้นฐานที่เป็นระบบเกี่ยวกับโครงสร้าง องค์กร คุณสมบัติ และหน้าที่ของชีวมณฑล - ชั้นเรียนภาคปฏิบัติมีส่วนช่วยสร้างความเข้าใจของนักเรียนนักนิเวศวิทยาเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม โครงสร้างของชีวมณฑล วิวัฒนาการ และปัญหาสิ่งแวดล้อมทั่วโลก การสัมมนาและชั้นเรียนภาคปฏิบัติจะพัฒนาความสามารถในการทำนายผลลัพธ์ของกิจกรรมทางวิชาชีพโดยคำนึงถึงผลกระทบทั้งทางตรงและทางอ้อมต่อชีวมณฑล - การให้คำปรึกษารวมถึงการให้ความช่วยเหลือในการเรียนรู้เนื้อหาอย่างอิสระ - งานอิสระ ได้แก่ การทำงานกับวรรณกรรมด้านการศึกษาและวิทยาศาสตร์เพื่อเตรียมการสัมมนาเชิงปฏิบัติ การทดสอบ และการเขียนรายวิชา ในขณะที่ศึกษาสาขาวิชานี้ นักเรียนด้านสิ่งแวดล้อมจะฟังการบรรยาย ได้รับทักษะภาคปฏิบัติในชั้นเรียนภาคปฏิบัติ เรียนอย่างอิสระโดยใช้วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ ฐานข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ของห้องสมุด และอินเทอร์เน็ต เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการสอบและระหว่างการป้องกันตัว งานหลักสูตร.

1.4. ประเภทของการควบคุมและการรายงานตามวินัย

การศึกษาสาขาวิชาจะจบลงด้วยการสอบในภาคเรียนที่ 5 ในระหว่างการสอบ นักเรียนจะต้องแสดงให้เห็นถึงฐานความรู้ข้อเท็จจริงขององค์กรดาวเคราะห์-จักรวาลของชีวมณฑล ความสามารถในการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล และกำหนดข้อสรุป มีการใช้การควบคุมประเภทต่อไปนี้: - การรับรองอย่างต่อเนื่อง รวมถึงการเสร็จสิ้นการทดสอบข้อเขียน การซักถามในชั้นเรียน รายงานในชั้นเรียนสัมมนา การเข้าร่วมการบรรยาย และการทดสอบ

1.5 ประเภทของการควบคุมและการรายงานตามวินัย

การติดตามความก้าวหน้าของนักเรียนดำเนินการตาม ระบบการให้คะแนนการประเมินความรู้

การติดตามความคืบหน้าในปัจจุบันประกอบด้วยงานที่มีส่วนช่วยในการพัฒนาขีดความสามารถในกิจกรรมทางวิชาชีพที่นักเรียนกำลังเตรียมและรวมถึง:

การตรวจสอบระดับการเตรียมตัวอย่างเป็นอิสระของปริญญาตรีเมื่อทำงานมอบหมายให้เสร็จสิ้น เพื่อเตรียมการบรรยายและการปฏิบัติงาน

การมีส่วนร่วมของปริญญาตรีในการอภิปรายประเด็นหลักของหัวข้อที่กำลังศึกษา

Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, Acrobat Reader), Internet Explorer หรืออื่นๆ ที่คล้ายกัน

b) การสนับสนุนด้านเทคนิคและห้องปฏิบัติการ

การบรรยายและชั้นเรียนภาคปฏิบัติจัดขึ้นในห้องเรียนโดยใช้อุปกรณ์มัลติมีเดีย

7. พจนานุกรมคำศัพท์พื้นฐาน

การสร้างมานุษยวิทยาเป็นกระบวนการของการก่อตัวของประวัติศาสตร์และวิวัฒนาการของประเภททางกายภาพของบุคคลซึ่งเป็นการพัฒนาเบื้องต้น กิจกรรมแรงงานคำพูดและสังคม

ชีวมณฑล- เปลือกโลกชนิดหนึ่งที่บรรจุสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและส่วนหนึ่งของสสารของโลกที่มีการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องกับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้

ไบโอเซนทริสม์- วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการปกป้องสิ่งแวดล้อม โดยให้ความสำคัญกับผลประโยชน์ของธรรมชาติที่มีชีวิตเหนือสิ่งอื่นใด (ตามที่ปรากฏต่อมนุษย์)

การพัฒนาที่ยั่งยืน- การพัฒนาที่กลมกลืน (ถูกต้อง สม่ำเสมอ สมดุล) เป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลง โดยการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ ทิศทางการลงทุน การปฐมนิเทศ การพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการพัฒนาส่วนบุคคลและการเปลี่ยนแปลงสถาบันสอดคล้องกันและเสริมสร้างศักยภาพในปัจจุบันและอนาคตเพื่อตอบสนองความต้องการและแรงบันดาลใจของมนุษย์

ภัยพิบัติทางนิเวศวิทยา –นี่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไหลอย่างรวดเร็วซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบร้ายแรงต่อระบบนิเวศ การทำลายล้าง และการบาดเจ็บล้มตาย สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจเป็นได้ทั้งอิทธิพลภายนอกต่อระบบและการปลดปล่อยความเครียดภายในซึ่งเกินความแข็งแกร่งของโครงสร้าง

วิกฤตการณ์ทางนิเวศวิทยา– การรบกวนสภาพแวดล้อมในระดับภูมิภาคหรือระดับท้องถิ่นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของระบบนิเวศในท้องถิ่นทั้งหมดหรือบางส่วน

ระดับชีวมณฑล- รูปแบบการจัดระเบียบสิ่งมีชีวิตสูงสุดบนโลก ในระดับนี้ การรวมกันของวัฏจักรของสารทั้งหมดและการเปลี่ยนแปลงพลังงานเป็นวัฏจักรเดียวจะเกิดขึ้น สิ่งมีชีวิตได้รับการจัดระเบียบตามประเภทของระบบลำดับชั้น: การเปลี่ยนจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งมีความเกี่ยวข้องกับการอนุรักษ์กลไกการทำงานที่ทำงานในระดับก่อนหน้าและการเกิดขึ้นของโครงสร้างและฟังก์ชันใหม่คุณสมบัติใหม่ ระดับนี้แสดงโดยชีวมณฑล - พื้นที่แห่งชีวิตที่กระตือรือร้น มันครอบคลุม ชั้นบรรยากาศ(บรรยากาศชั้นล่าง) ไฮโดรไบโอสเฟียร์(ไฮโดรสเฟียร์), เทอร์ราไบโอสเฟียร์(พื้นผิวดิน) และ เปลือกโลก(ส่วนบนของเปลือกโลก) ชีวมณฑลเป็นชั้นที่ค่อนข้างบาง: สิ่งมีชีวิตจุลินทรีย์แพร่กระจายได้สูงถึงความสูง 22 กม. เหนือพื้นผิว และในมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตสามารถพบได้ที่ระดับความลึกสูงสุด 10-11 กม. ใต้ระดับน้ำทะเล ชีวิตแทรกซึมเข้าไปในเปลือกโลกได้น้อย พบจุลินทรีย์ระหว่างการขุดเจาะลึก 2 - 3 กม. โดยบังเอิญสิ่งมีชีวิตตกลงไปในชั้นที่อยู่ใกล้เคียง "ด้านบน" และ "ด้านล่าง" พวกมันถูกเรียกว่า คู่-และ เมตาไบโอสเฟียร์ตามลำดับ แต่ "ภาพยนตร์แห่งชีวิต" ครอบคลุมทั่วทั้งโลก ร่องรอยของชีวิตยังพบได้แม้กระทั่งในทะเลทรายและน้ำแข็ง การกระจายตัวของชีวิตไม่สม่ำเสมอมาก ดิน (ชั้นบนของเปลือกโลก) ไฮโดรสเฟียร์ และชั้นล่างของบรรยากาศมีสิ่งมีชีวิตในปริมาณมากที่สุด

การพัฒนาหลักคำสอนของชีวมณฑลมีประวัติของตัวเอง นักธรรมชาติวิทยากลุ่มแรกที่มองโลกโดยรวมคือ M.V. เขาเขียนในงานของเขาเรื่อง "On the Layers of the Earth" ว่า "เชอร์โนเซมไม่ใช่สสารดึกดำบรรพ์หรือดึกดำบรรพ์ แต่มาจากการเน่าเปื่อยของสัตว์และร่างกายที่เติบโตเมื่อเวลาผ่านไป" ถ่านหินสีน้ำตาล ถ่านหินแข็ง และเชอร์โนเซมเป็นผลจาก อิทธิพลของสิ่งมีชีวิตบนดิน Lomonosov ให้โครงร่างทั่วไปเกี่ยวกับธรณีวิทยาของโลกและพิสูจน์ความเก่าแก่ของมันในฐานะดาวเคราะห์ ในเวลานั้นแม้แต่ฟอสซิลซึ่งเป็นซากฟอสซิลของสิ่งมีชีวิตก็ไม่ได้ถูกมองว่าเป็นร่องรอยของทุกคน ชีวิตในอดีต- ในปี ค.ศ. 1802 ลามาร์กใน "อุทกธรณีวิทยา" ชี้ให้เห็นถึงบทบาทของสิ่งมีชีวิตในกระบวนการทางธรณีวิทยา หนังสือ "Cosmos" ของ A. Humboldt มีเนื้อหามากมายเกี่ยวกับอิทธิพลของสิ่งมีชีวิตที่มีต่อโครงสร้างทางธรณีวิทยา

ต้นกำเนิดของภายในประเทศ เคมีเกษตรเกี่ยวข้องกับ D.I. Mendeleev เขาศึกษาปัญหาธาตุอาหารพืชและการเพิ่มผลผลิต

พืชผลทางการเกษตร ศึกษาประสิทธิผลของแร่ธาตุและปุ๋ยอินทรีย์โดย A.N. Engelgardt และ D.N. Pryanishnikov มีต้นกำเนิดเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ธรณีเคมีมีพื้นฐานมาจากหลักการวิวัฒนาการ การทำป่าไม้ในดินเข้าร่วมใน V. A. Obruchev โดยวางรากฐาน วิทยาศาสตร์ชั้นดินเยือกแข็งถาวร,เขาศึกษาเปลือกโลกและธรณีวิทยา V.V. Dokuchaev กับผลงานของเขา "Russian Black Soil" วิทยาศาสตร์ดินเป็นสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่แยกระหว่างธรณีวิทยา ชีววิทยา และเคมี เขามีดิน - ร่างกายตามธรรมชาติพิเศษที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง เกษตรกรรม- เขาได้จัดประเภทดินเป็นครั้งแรกของโลก ร่างหลักคำสอนของเขตภูมิศาสตร์ภูมิทัศน์ พัฒนาแผนเพื่อต่อสู้กับภัยแล้ง จัดให้มีมาตรการทางการเกษตรและการบุกเบิกป่าไม้หลายประการ M. M. Sibirtsev และ P. A. Kostychev ทำงานร่วมกับเขา Sibirtsev เข้าร่วมการสำรวจหลายครั้งไปยังสเตปป์ทางตอนใต้ของรัสเซีย เขียนตำราเรียนเล่มแรก "วิทยาศาสตร์ดิน" (พ.ศ. 2432) Kostychev แสดงให้เห็นถึงความเชื่อมโยงระหว่างคุณสมบัติของดินกับกิจกรรมที่สำคัญของพืชและจุลินทรีย์ และบทบาทของมนุษย์ในการเปลี่ยนแปลงการเชื่อมต่อเหล่านี้ เขาก่อตั้ง (พ.ศ. 2429) บทบาทชี้ขาดของสิ่งมีชีวิตชั้นล่างในการก่อตัวของฮิวมัส (ฮิวมัส) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน G. Gelriger ทดลองสาธิตความสัมพันธ์ของพืชตระกูลถั่วกับแบคทีเรียปม (พ.ศ. 2431) ซึ่งกลายเป็นสิ่งสำคัญใน พืชไร่

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย V.R. Williams พิสูจน์บทบาทของปัจจัยทางชีววิทยา (ชุมชนธรรมชาติของพืชสีเขียวและจุลินทรีย์ชั้นสูง) ในการก่อตัวของความอุดมสมบูรณ์ของดิน เขาเป็นคนแรกที่เน้นความสำคัญของวัฏจักรทางชีวภาพขององค์ประกอบในการก่อตัวของไม่เพียงแต่อินทรีย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนที่เป็นแร่ธาตุของดินด้วย และพัฒนารากฐานทางวิทยาศาสตร์ของระบบการทำฟาร์มแบบสนามหญ้า (1914) Dokuchaev ผู้สอนแร่วิทยาได้กำหนดความสนใจที่สำคัญของ V.I. Vernadsky ย้อนกลับไปในช่วงปีการศึกษาของเขา Vernadsky ศึกษาวิวัฒนาการของแร่ธาตุในเปลือกโลก (1908) สร้างการจำแนกธรณีเคมีขององค์ประกอบทางเคมี พัฒนาหลักคำสอนเรื่องการอพยพของอะตอมในเปลือกโลก วางรากฐานของทิศทางทางพันธุกรรมในแร่วิทยา และเป็นเรื่องทั่วไป ปัญหาแร่วิทยาและธรณีวิทยาที่นำเขาไปสู่แนวคิดเรื่องชีวธรณีเคมี (1917) "ชีวมณฑล" ของ Vernadsky ให้ภาพองค์รวมเกี่ยวกับกลไกการก่อตัวของเปลือกโลก โดยคำนึงถึงอิทธิพลที่กำหนดของชีวิต

V.I. Vernadsky สร้างหลักคำสอนของชีวมณฑลในฐานะเปลือกโลกที่ใช้งานอยู่ซึ่งกิจกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต - ปัจจัยธรณีเคมีขนาดและความสำคัญของดาวเคราะห์ คำว่า "ชีวมณฑล" นำมาใช้ (พ.ศ. 2418) โดย E. Suess ซึ่งหมายถึงจำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นผิวโลก Vernadsky ยังรวมมนุษย์ไว้ในแนวคิดเรื่องสิ่งมีชีวิตด้วย เขาจัดสรรไว้ในชีวมณฑล เฉื่อย(พลังงานแสงอาทิตย์ หินแร่ธาตุ ฯลฯ) และ สารชีวภาพ(ดิน น้ำผิวดิน และอินทรียวัตถุ) แม้ว่าสิ่งมีชีวิตจะถือเป็นส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญของชีวมณฑลในแง่ของมวลและปริมาตร แต่ก็มีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของโลกของเรา

จากข้อมูลของ Vernadsky ชีวมณฑลคือสิ่งมีชีวิตของโลกและเป็นสสารเฉื่อยที่ถูกเปลี่ยนรูปไป แนวคิดเรื่อง "ชีวมณฑล" เป็นแนวคิดพื้นฐานของชีวธรณีเคมี ไม่ใช่ทางชีวภาพหรือทางธรณีวิทยา ชีวมณฑลจัดกระบวนการบนโลกและใกล้โลก กระบวนการทางชีวภาพและเมแทบอลิซึมเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของชีวิต สิ่งมีชีวิตเป็นส่วนสำคัญของเปลือกโลกที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ สิ่งมีชีวิตคือกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่มีส่วนร่วมในกระบวนการธรณีเคมี สิ่งมีชีวิตรับองค์ประกอบทางเคมีจากสิ่งแวดล้อม สร้างร่างกายจากองค์ประกอบเหล่านั้น และนำองค์ประกอบเหล่านั้นกลับสู่สภาพแวดล้อมเดิมทั้งในช่วงชีวิตและหลังความตาย ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงจับชีวมณฑลเข้าด้วยกันและเป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดระบบ การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นเร็วกว่าสสารเฉื่อยมาก ดังนั้นจึงใช้แนวคิดเรื่องเวลาในอดีต และในสสารเฉื่อย - เวลาทางธรณีวิทยา ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา พลังของสิ่งมีชีวิตและอิทธิพลของมันต่อสสารเฉื่อยจะเพิ่มขึ้น และการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพจะเกิดขึ้นเฉพาะในสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาเหล่านี้เท่านั้น และสิ่งมีชีวิตอาจมีกระบวนการวิวัฒนาการเป็นของตัวเองโดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม

หาก “วงจรชีวิต” ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีจำกัดและการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตนั้นไม่จำกัด สิ่งมีชีวิตโดยรวมก็ถือได้ว่าเป็นอมตะทางธรณีวิทยา ในทางธรณีวิทยาชีวิตนั้นเป็นนิรันดร์ดังนั้นหากบุคคลสูญเสียความสามารถในการทำงานและหยุดดำรงอยู่ในที่สุดกระบวนการของชีวิตเองก็มีลักษณะเฉพาะด้วยความสามารถในการทำงานภายนอกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง พระองค์ทรงแสดงแนวคิดนี้ด้วยหลักสามประการซึ่งเขาเรียกว่า ชีวธรณีเคมี:

1 - พลังงานอิสระ (ชีวชีวเคมี) มีแนวโน้มที่จะปรากฏตัวสูงสุดในชีวมณฑล

2 - ในระหว่างวิวัฒนาการของสายพันธุ์ สิ่งมีชีวิตเหล่านั้นมีชีวิตรอดโดยเพิ่มพลังงานให้กับชีวิตของพวกเขา

3 - ประชากรโลกควรมีความกว้างมากที่สุดในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา

หลักการเหล่านี้แสดงถึงกฎของธรรมชาติที่มีชีวิตเท่านั้น และไม่ขัดแย้งกับกฎของอุณหพลศาสตร์ การไหลเวียนของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ตั้งแต่รูปแบบที่ง่ายที่สุดไปจนถึงรูปแบบที่พัฒนาแล้วมากที่สุด รวมถึงจิตใจของมนุษย์และการทำงานทางสังคม คือรูปแบบการเคลื่อนไหวของสสารที่กฎการลดเอนโทรปีทำงาน ในขณะที่มันเพิ่มขึ้นสำหรับสสารอนินทรีย์ และสสารทั้งสองประเภทนี้ก็เชื่อมโยงกันเป็นอันเดียว Vernadsky ประสบความสำเร็จในการใช้กฎการเพิ่มเอนโทรปีเพื่ออธิบายวิวัฒนาการของจักรวาลของโลก และเขาถือว่าการกำเนิดของชีวมณฑลเป็น "จุดพิเศษ" ของดาวเคราะห์ - จักรวาลซึ่งเป็นการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพก่อนที่กระบวนการของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตจะครอบงำบนพื้นผิวโลกของเราและหลังจากนั้นกระบวนการในธรรมชาติที่มีชีวิตก็เริ่มมีอำนาจเหนือกว่า

ใจดี. ภายใต้อิทธิพลของพลังงานที่เปล่งประกาย สิ่งมีชีวิตอินทรีย์เกิดขึ้นและพัฒนาอย่างถาวร

Vernadsky เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกเกิดขึ้นพร้อมกันกับการก่อตัวของดาวเคราะห์: “สิ่งมีชีวิตในโลกคือการสร้างกระบวนการของจักรวาล ซึ่งเป็นส่วนที่จำเป็นและเป็นธรรมชาติของกลไกของจักรวาลที่กลมกลืนกัน” ในบรรดากฎหมายหลายฉบับที่เกี่ยวข้องกับชีววิทยา ธรณีวิทยา ชีวเคมี และธรณีเคมี Vernadsky ได้ระบุหลักการเชิงประจักษ์ขั้นพื้นฐาน

1. หลักการแห่งความซื่อสัตย์ชีวมณฑลได้รับการรับรองโดยความสอดคล้องในตัวเองของกระบวนการทั้งหมดในชีวมณฑล ชีวิตถูกจำกัดด้วยขีดจำกัดแคบๆ เช่น ค่าคงที่ทางกายภาพ ระดับรังสี ฯลฯ ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงกำหนดขนาดของดาว อุณหภูมิ และความดันในนั้น ถ้ามันเล็กลง ดาวฤกษ์ก็จะมีมวลน้อยลง อุณหภูมิของดาวก็จะไม่เพียงพอต่อการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ หากมากกว่านั้นอีกหน่อย ดาวก็จะเกิน "มวลวิกฤต" ของมัน ออกจากการไหลเวียนทั่วไปและกลายเป็นหลุมดำ ค่าคงที่ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้ากำหนดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีมีหน้าที่รับผิดชอบ เปลือกอิเล็กตรอนอะตอมและความแข็งแรงของพันธะในโมเลกุล ค่าคงที่ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอรับผิดชอบต่อการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคมูลฐาน เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง มันจะ "บ่อนทำลาย" โลกทั้งใบของเรา ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งคงที่ไม่ควรเปลี่ยนแปลงซึ่งรับผิดชอบต่อความเสถียรของนิวเคลียสของอะตอม มิฉะนั้นปฏิกิริยาในดาวฤกษ์จะเกิดขึ้นแตกต่างออกไป และคาร์บอนและไนโตรเจนอาจไม่เกิดขึ้น และยังไม่ชัดเจนว่าชีวิตแบบเราจะเป็นไปได้หรือไม่

2. หลักการความสามัคคีของชีวมณฑลและการจัดระเบียบเกี่ยวข้องกับอันที่แล้ว กฎแห่งการเปลี่ยนแปลงพลังงานบนโลก กฎการเคลื่อนที่ของอะตอมเป็นภาพสะท้อนของความกลมกลืนของจักรวาล จังหวะของการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้า พื้นฐานสำหรับการดำรงอยู่ของชีวมณฑลคือตำแหน่งของโลกในอวกาศ ความเอียงของแกนโลกกับสุริยุปราคา ซึ่งกำหนดสภาพภูมิอากาศและ วงจรชีวิตสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักในชีวมณฑลและเป็นตัวควบคุมกระบวนการทางชีวภาพ ดังที่ Yu. R. Mayer กล่าวไว้ว่า “ชีวิตคือการสร้างแสงตะวัน”

3. บทบาทจักรวาลของชีวมณฑลในการเปลี่ยนแปลงพลังงาน- เราสามารถพิจารณาธรรมชาติสิ่งมีชีวิตส่วนนี้ได้ว่า การพัฒนาต่อไปกระบวนการเดียวกันในการแปลงพลังงานแสงจากแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานที่มีประสิทธิภาพของโลก ชีวมณฑลเป็นยานอวกาศลำเดียวกันมาตั้งแต่สมัยทางธรณีวิทยาที่เก่าแก่ที่สุด ชีวิตยังคงคงที่ตลอดเวลา มีเพียงรูปแบบเท่านั้นที่เปลี่ยนไป สิ่งมีชีวิตนั้นไม่ใช่สิ่งสร้างแบบสุ่ม แหล่งพลังงานของปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาคือจักรวาล ส่วนใหญ่เป็นแสงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างและประวัติศาสตร์จักรวาลของโลก พลังงานภายในของสสาร - กัมมันตภาพรังสี สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลทางเคมีและกลายเป็นความซับซ้อนของโครงสร้างทางชีววิทยา

4. ชีวิตที่แพร่กระจาย- การรวมตัวกันของพลังงานธรณีเคมีซึ่งเป็นอะนาล็อกของกฎความเฉื่อยของสสารไม่มีชีวิต สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กสืบพันธุ์ได้เร็วกว่าสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ อัตราการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสิ่งมีชีวิต

5. ออโตโทรฟิกสิ่งมีชีวิตนำทุกสิ่งที่ต้องการสำหรับชีวิตไปจากสสารเฉื่อยที่อยู่รอบตัว และไม่ต้องการสารประกอบสำเร็จรูปจากสิ่งมีชีวิตอื่นเพื่อสร้างร่างกาย ขอบเขตการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิคสีเขียวนั้นถูกกำหนดโดยพื้นที่ที่แสงแดดส่องเข้ามาเป็นหลัก

6. พลังงานจักรวาลทำให้เกิดแรงกดดันแห่งชีวิตซึ่งเกิดขึ้นได้จากการสืบพันธุ์ การสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตจะลดลงตามจำนวนที่เพิ่มขึ้น

7. รูปแบบการเกิดองค์ประกอบทางเคมี:หินและแร่ธาตุ แมกมา ธาตุรอง สิ่งมีชีวิต เปลือกโลกเป็นกลไกที่ซับซ้อนซึ่งอะตอมและโมเลกุลเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา วัฏจักรธรณีเคมีต่างๆ เกิดขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต กฎแห่งความมัธยัสถ์ในการใช้วัตถุเคมีธรรมดากับสิ่งมีชีวิต: เมื่อธาตุเข้าไป มันจะผ่านสภาวะต่างๆ กันเป็นลำดับยาวๆ และร่างกายจะดูดซับธาตุตามจำนวนที่ต้องการเท่านั้น

8. ชีวิตบนโลกถูกกำหนดโดยสนามอย่างสมบูรณ์ ความยั่งยืนของพืชพรรณสีเขียวขีดจำกัดของชีวิตถูกกำหนดโดยทางกายภาพ คุณสมบัติทางเคมีสารประกอบที่สร้างร่างกาย ความไม่สามารถทำลายได้ภายใต้สภาวะแวดล้อมบางประการ ขอบเขตสูงสุดแห่งชีวิตถูกกำหนดโดยขีดจำกัดสุดโต่งของการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต ขีด จำกัด สูงสุดของสิ่งมีชีวิตนั้นเกิดจากพลังงานรังสีซึ่งมีอยู่ซึ่งไม่รวมชีวิตและจากที่ชั้นโอโซนปกป้อง ขีดจำกัดล่างเกี่ยวข้องกับการบรรลุผล อุณหภูมิสูง- ช่วงอุณหภูมิ 432 °C (ตั้งแต่ -252 ถึง +180 °C) ถือเป็นแผงป้องกันความร้อนแบบจำกัด

9. หลักการคงตัวของปริมาณสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล ปริมาณออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศอยู่ในลำดับเดียวกับปริมาณสิ่งมีชีวิต (1.5-10 18 กก. และ 10 17 -10 18 กก.) อัตราการส่งผ่านของชีวิตต้องไม่เกินขีดจำกัดที่ละเมิดคุณสมบัติของก๊าซ มีการต่อสู้แย่งชิงก๊าซที่จำเป็น

10. ทุกระบบเข้าสู่จุดสมดุลที่มั่นคง
นี้,เมื่อพลังงานอิสระมีค่าเท่ากับศูนย์หรือเข้าใกล้
นั่นคือเมื่องานทั้งหมดที่เป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขของระบบเสร็จสิ้น
ถูกคุกคาม แนวคิดเรื่องความสมดุลที่มั่นคงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

หลักการมานุษยวิทยาหยิบยกโดย G.M. Idlis (1958) มีความเกี่ยวข้องกับหลักการแรกของ Vernadsky ที่ระบุไว้ที่นี่และประกอบด้วยความสอดคล้องที่แน่นอนของค่าคงที่ของโลกกับความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ของชีวิต ความสม่ำเสมออันน่าทึ่งของปริมาณจำนวนหนึ่งทำให้รู้สึกว่าอาจมีหลักการที่ซ่อนอยู่ซึ่งควบคุมจักรวาลทั้งมวล เพื่อสิ่งนี้

หลายคนได้กล่าวถึงข้อเท็จจริงนี้ ตอนนี้มี 2 เวอร์ชัน คือ อ่อนแอ และ แข็งแกร่ง ดังที่นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้โด่งดัง เจ. ไดสัน กล่าวไว้ว่า “หากเรามองดูจักรวาลอย่างใกล้ชิดและดูว่ามีอุบัติเหตุมากมายที่เป็นประโยชน์ต่อเรา ดูเหมือนว่าจักรวาลจะรู้ว่าเราจะปรากฏตัวขึ้นมา” นี่เป็นหนึ่งในสูตรของหลักการที่อ่อนแอในวรรณคดีอังกฤษ - WAP แต่มันไม่ได้ตอบคำถามมากมาย เช่น ทำไมจักรวาลถึงยอมให้สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้ หรือบางทีไม่จำเป็นต้องสร้างทฤษฎีที่ไม่อนุญาตให้มีผู้สังเกตการณ์? หลักการที่แข็งแกร่ง - การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตเป็นไปตามธรรมชาติในจักรวาล แต่บางทีการปรากฏตัวของผู้สังเกตการณ์อาจเป็นเป้าหมายของวิวัฒนาการของจักรวาลใช่ไหม

Vernadsky แบ่งบทบาททางธรณีวิทยาของสิ่งมีชีวิตออกเป็น 5 ประเภท ได้แก่ พลังงาน ความเข้มข้น การทำลายล้าง การก่อตัวของสิ่งแวดล้อม การขนส่ง สิ่งมีชีวิตทำให้เกิดการอพยพขององค์ประกอบทางเคมีในชีวมณฑลผ่านการหายใจ โภชนาการ เมแทบอลิซึม และการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของรุ่นต่อรุ่น พลังงานชีวธรณีเคมีของสิ่งมีชีวิตเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการเปลี่ยนแปลงของธรณีสเฟียร์

หลักคำสอนของชีวมณฑล

ตามมุมมองของผู้ก่อตั้งหลักคำสอนสมัยใหม่ของชีวมณฑล นักวิชาการ V.I. Vernadsky จากช่วงเวลาที่สิ่งมีชีวิตบนโลกเกิดขึ้นมีกระบวนการก่อตัวในระยะยาวของความสามัคคีของสิ่งมีชีวิตและสสารเฉื่อยนั่นคือชีวมณฑล (จาก gr. bios - life, sphaira - ball) คำว่า "ชีวมณฑล" ถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2418 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียซึ่งเป็นสมาชิกกิตติมศักดิ์ชาวต่างชาติของสถาบันวิทยาศาสตร์เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กอี. ซูสส์ (พ.ศ. 2374 - 2457) ชีวมณฑลเป็นพื้นที่ของสิ่งมีชีวิตที่ใช้งานอยู่บนโลก (เปลือกของมัน) องค์ประกอบโครงสร้างและพลังงานซึ่งถูกกำหนดโดยกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต (สิ่งมีชีวิต) เป็นหลัก ตามที่ Vernadsky กล่าว สิ่งมีชีวิตเป็นตัวพาพลังงานอิสระในชีวมณฑล ซึ่งสิ่งมีชีวิตหลักทั้งหมดเชื่อมโยงกับที่อยู่อาศัยของพวกมันด้วยกระบวนการทางชีววิทยาและธรณีเคมีที่ควบคุมตนเอง นักวิทยาศาสตร์ได้สรุปขอบเขตบนและล่างของการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตไว้อย่างชัดเจน ขีดจำกัดบนถูกกำหนดโดยพลังงานการแผ่รังสีที่มาจากอวกาศซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต นี่หมายถึงรังสีอัลตราไวโอเลตชนิดแข็งซึ่งถูกปิดกั้นโดยชั้นโอโซน (หน้าจอ) ขอบเขตด้านล่างของมันผ่านที่ระดับความสูงประมาณ 15 กม. ซึ่งเป็นขอบเขตด้านบนที่ระดับความสูงเป็นประวัติการณ์สำหรับนกที่บินได้ ขีด จำกัด ล่างของชีวิตสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในบาดาลของโลก ที่ความลึก 3... 3.5 กม. อุณหภูมิสูงถึง 100 "C ขีด จำกัด ล่างของชีวิตในมหาสมุทรอยู่ในช่วงตั้งแต่ 5 ซม. ถึง 114 ม. ใต้พื้นผิวก้นทะเล โครงสร้างทั่วไปของชีวมณฑลซึ่งรวมถึง ส่วนล่างของชั้นบรรยากาศ (สูงถึงแถบโอโซน - ที่ระดับความสูง 20...25 กม.) อุทกภาคทั้งหมด - มหาสมุทร, ทะเล, น้ำผิวดิน (สูงสุดที่ความลึกสูงสุด - 11,022 ม.) ดินแข็ง ดังแสดงในรูปที่ 1.1 หรือชั้นโอโซนเป็นชั้นบรรยากาศภายในชั้นสตราโตสเฟียร์ซึ่งอยู่ที่ระดับความสูงต่าง ๆ จากพื้นผิวโลกและมีความหนาแน่นของโอโซนสูงที่สุด เสาอยู่ที่ 1... 8 กม. ที่เส้นศูนย์สูตร 17... 18 กม. และสูงสุด ความสูงของโอโซนคือ 45... 50 กม. เหนือชั้นโอโซน การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตเป็นไปไม่ได้ (เนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างหนักของดวงอาทิตย์) ลักษณะที่สำคัญที่สุดของสถานะของชีวมณฑลคืออะตอมของชีวมวลปริมาณของคาร์บอนและพลังงานที่จับได้ในชีวมวล (บนพื้นผิวและในดิน) การเติบโตประจำปีและ ปริมาณแร่ธาตุที่มีอยู่ในชีวมวล สิ่งมีชีวิตในดินคือ 1,012...1,013 ตัน ชีวมวลป่าไม้ 1,011...12 ตัน แร่ธาตุและไนโตรเจน 1,010 ตัน ประมาณ 90% ของชีวมวลของชีวมณฑลกระจุกตัวอยู่ในป่า ชีวมวลในไทกาเพิ่มขึ้นทุกปีคือ 4 ..7% ในป่าผลัดใบ 10...15% หญ้าเจริญเติบโต 30...50%
ข้าว. 1.1. โครงสร้างของชีวมณฑล (อ้างอิงจาก G.V. Stadnitsky, 1997) ในรูป รูปที่ 1.2 แสดงขอบเขตของชีวมณฑลและการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตในนั้น สิ่งมีชีวิตมีความเกี่ยวข้องด้วย สิ่งแวดล้อมกระแสไบโอเจนิกของอะตอม: การหายใจและการสืบพันธุ์ การอพยพขององค์ประกอบทางเคมีด้วยความช่วยเหลือของสิ่งมีชีวิตสร้างเงื่อนไขที่จำเป็นในการดำรงอยู่สำหรับพวกมัน สิ่งมีชีวิตสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ แปลงเป็นพลังงานเคมี และสร้างความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต การอพยพขององค์ประกอบทางเคมีในชีวมณฑลมีความเกี่ยวข้องกับกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต การหายใจ โภชนาการ การสืบพันธุ์ ความตาย และการสลายตัว สิ่งมีชีวิตมีส่วนร่วมในการกระจายองค์ประกอบทางเคมี การก่อตัวของหินและแร่ธาตุ และทำหน้าที่พิเศษทางธรณีเคมี ได้แก่ การแลกเปลี่ยนก๊าซ ความเข้มข้น รีดอกซ์ การสร้างและการทำลายล้าง สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลสามารถศึกษาได้ในระดับประชากร (กลุ่มบุคคลในสายพันธุ์เดียวกันที่อาศัยอยู่ในดินแดนร่วมกัน) ชุมชน (สิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมอนินทรีย์) และระบบนิเวศ (ชุดของสิ่งมีชีวิตและส่วนประกอบอนินทรีย์ใน ซึ่งสามารถเกิดการหมุนเวียนของสารได้) ระบบนิเวศค่อนข้างคงที่เมื่อเวลาผ่านไปและเปิดทางอุณหพลศาสตร์โดยคำนึงถึงการไหลเข้าและการไหลของสิ่งมีชีวิตและพลังงาน ข้าว. 1.2. การแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล: 1 - ชั้นโอโซน; 2 - ขอบเขตหิมะ; 3 - ดิน; 4 - สัตว์ที่อาศัยอยู่ในถ้ำ 5 - แบคทีเรียในน้ำน้ำมัน ในระบบนิเวศบางประเภท การกำจัดสิ่งมีชีวิตนอกขอบเขตนั้นยอดเยี่ยมมากจนรักษาเสถียรภาพของพวกมันได้โดยการหลั่งไหลเข้ามาของสสารในปริมาณเท่ากันจากภายนอกในขณะที่วงจรภายในไม่ได้ผล เหล่านี้เป็นแม่น้ำลำธารและพื้นที่บนเนินเขาสูงชัน ระบบนิเวศอื่นๆ เช่น ป่าไม้ ทุ่งหญ้า ทะเลสาบ ฯลฯ มีวัฏจักรของสสารที่สมบูรณ์มากกว่าและค่อนข้างเป็นอิสระ ปริมาณสิ่งมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตบางชนิดหรือทั้งชุมชนต่อหน่วยพื้นที่หรือปริมาตรเรียกว่าชีวมวล ชีวมวลที่เกิดจากประชากรหรือชุมชน (ต่อหน่วยพื้นที่) ต่อหน่วยเวลาเรียกว่าผลผลิตทางชีวภาพ พื้นที่ของพื้นผิวโลกที่มีองค์ประกอบบางอย่างของสิ่งมีชีวิตและเฉื่อย (ชั้นพื้นดินของบรรยากาศดิน ฯลฯ ) ซึ่งรวมกันโดยการแลกเปลี่ยนสารและพลังงานเรียกว่า biogeocenosis เช่นหน่วยที่เป็นเนื้อเดียวกันเบื้องต้น ของชีวมณฑล ส่วนแบ่งหลักของชีวมวลบนบกประกอบด้วยพืชสีเขียว - 99.2% และในมหาสมุทรเพียง 6.3% ในขณะที่มวลของสัตว์และจุลินทรีย์บนบกคือ 0.8% และในมหาสมุทร - 93.7% มวลของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวทวีปนั้นมากกว่ามวลชีวภาพในมหาสมุทรถึง 800 เท่า ชีวมณฑลมีความหลากหลายอย่างมากทั้งในแง่ของชนิดพันธุ์และสัณฐานวิทยา ปัจจุบันบนโลกนี้มีสิ่งมีชีวิตมากกว่า 2 ล้านสายพันธุ์ ซึ่งสัตว์มีมากกว่า 1.5 ล้านสายพันธุ์ พืช - เพียงประมาณ 500,000 สายพันธุ์เท่านั้น ควรสังเกตว่าในมุมมองของเขา V.I. Vernadsky เข้าหาชีวมณฑลในฐานะสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์ที่มีการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิต แตกต่างจากนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งที่ถือว่าชีวมณฑลเป็นเพียงกลุ่มของสิ่งมีชีวิตและผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมที่สำคัญของพวกมัน Vernadsky เชื่อว่าสิ่งมีชีวิต (ในแง่ชีวเคมี) ไม่สามารถแยกออกจากชีวมณฑลได้ ซึ่งเป็นหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตนั้น นอกจากนี้ ชีวมณฑลยังเป็นพื้นที่ของการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจักรวาล เนื่องจากรังสีคอสมิกที่มาจากเทห์ฟากฟ้าจะแทรกซึมเข้าไปในความหนาทั้งหมดของชีวมณฑล ดังนั้นตามที่ Vernadsky กล่าว Biosphere จึงเป็น "ปรากฏการณ์ดาวเคราะห์ในธรรมชาติของจักรวาล" ซึ่งสิ่งมีชีวิตมีอิทธิพลเหนือเป็นพื้นฐานของชีวมณฑล ในสิ่งมีชีวิต อัตราของปฏิกิริยาเคมีระหว่างการเผาผลาญจะเพิ่มขึ้นตามลำดับความสำคัญ คุณสมบัติเฉพาะของสิ่งมีชีวิตมีลักษณะดังต่อไปนี้: - ความสามารถในการครอบครองหรือพัฒนาพื้นที่ว่างทั้งหมดอย่างรวดเร็ว ทรัพย์สินนี้ทำให้ Vernadsky เป็นพื้นฐานในการสรุปว่าในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาบางช่วง ปริมาณของสิ่งมีชีวิตอยู่ที่ประมาณคงที่ - ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาวะต่าง ๆ และด้วยเหตุนี้ การเรียนรู้ไม่เพียงแต่ทุกวิถีทางของชีวิต (ทางน้ำ ดิน) แต่ยังรวมถึงเงื่อนไขที่ยากมากในแง่ของพารามิเตอร์ทางกายภาพและเคมี - อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูง มีขนาดใหญ่กว่าสิ่งไม่มีชีวิตหลายระดับ ตัวอย่างเช่น ตัวหนอนของแมลงบางชนิดกินอาหารในปริมาณต่อวันเป็น 100...200 เท่าของน้ำหนักตัว - อัตราการต่ออายุของสิ่งมีชีวิตสูง มีการคำนวณว่าสำหรับชีวมณฑลจะใช้เวลาเฉลี่ย 8 ปี ในขณะที่บนบกจะใช้เวลา 14 ปี และสำหรับมหาสมุทรซึ่งสิ่งมีชีวิตที่มีช่วงชีวิตสั้น (เช่น แพลงก์ตอน) มีอิทธิพลเหนือกว่า จะใช้เวลา 33 วัน ความมั่นคงในช่วงชีวิตและการสลายตัวอย่างรวดเร็วหลังความตายในขณะที่ยังคงรักษากิจกรรมทางกายภาพและเคมีไว้ในระดับสูง ดังนั้นในบรรยากาศการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนจึงเกิดขึ้นใน 2,000 ปี คาร์บอนไดออกไซด์ - ใน 6.3 ปี กระบวนการเปลี่ยนแปลงโดยสิ้นเชิงของน้ำบนโลก (ในอุทกสเฟียร์) ใช้เวลา 2,800 ปี และเวลาที่ใช้ในการสลายตัวด้วยการสังเคราะห์แสงของมวลน้ำทั้งหมดคือ 5...6 ล้านปี ผลงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้พิสูจน์แล้วว่าองค์ประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตคือออกซิเจน (65... 70%) และไฮโดรเจน (10%) องค์ประกอบที่เหลือจะแสดงด้วยคาร์บอน, ไนโตรเจน, แคลเซียม (จาก 1 ถึง 10%), ซัลเฟอร์, ฟอสฟอรัส, โพแทสเซียม, ซิลิคอน (0.1 ถึง 1%), เหล็ก, โซเดียม, คลอรีน, อลูมิเนียมและแมกนีเซียม ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงเป็นจำนวนทั้งสิ้นและมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล V.I. Vernadsky เขียนว่า: “ไม่มีพลังเคมีใดบนพื้นผิวโลกที่จะกระทำอย่างต่อเนื่อง และดังนั้นจึงมีพลังในผลลัพธ์สุดท้ายมากไปกว่าสิ่งมีชีวิตที่นำมารวมกัน” หลักคำสอนของ V.I. Vernadsky เกี่ยวกับชีวมณฑลทำให้เกิดการปฏิวัติในด้านธรณีวิทยาในมุมมองเกี่ยวกับสาเหตุของวิวัฒนาการ ก่อน Vernadsky ในวิวัฒนาการของชั้นบนของเปลือกโลก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเปลือกโลก ความเป็นอันดับหนึ่งนั้นมอบให้กับกระบวนการเคมีกายภาพ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสภาพอากาศ และมีเพียงเขาเท่านั้นที่แสดงให้เห็นบทบาทการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิต กลไกการทำลายหิน การเปลี่ยนแปลงของน้ำ และเปลือกบรรยากาศของโลก ตามข้อมูลของ Vernadsky ชีวมณฑลแบ่งออกเป็นนีโอไบโอสเฟียร์และพาลีโอไบโอสเฟียร์ ซึ่งเป็นชีวมณฑลที่เก่าแก่ที่สุด ตามตัวอย่างของคำจำกัดความหลัง เราสามารถตั้งชื่อการสะสมของสารอินทรีย์ได้ (การสะสมของถ่านหิน น้ำมัน หินน้ำมัน ฯลฯ) หรือปริมาณสำรองของสารประกอบอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต (มะนาว ชอล์ก การก่อตัวของแร่ สารประกอบซิลิกอน ). คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของชีวมณฑลคือการจัดระเบียบและความสมดุลที่มั่นคง ตัวอย่างเช่นเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับระดับอุณหพลศาสตร์ของการจัดระเบียบของชีวมณฑล - การมีอยู่ของ "ชั้น" ที่เชื่อมต่อถึงกันสองชั้น: ด้านบน, ส่องสว่าง (โฟโตไบโอสเฟียร์) และชั้นล่างของดิน (aphotobiosphere) ระดับทางอุณหพลศาสตร์ของการจัดระเบียบของชีวมณฑลนั้นแสดงออกมาในลักษณะเฉพาะของการไล่ระดับอุณหภูมิในอุทกสเฟียร์ บรรยากาศ และเปลือกโลก มีองค์กรระดับอื่นและความมั่นคงของชีวมณฑล แนวคิดทางปรัชญาสมัยใหม่เกิดขึ้นจากความจริงที่ว่ากระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสังคมและชีวมณฑลควรได้รับการจัดการเพื่อผลประโยชน์ร่วมกัน ตรงกันข้ามกับการสร้างไบโอเจเนซิส ขั้นตอนของการวิวัฒนาการของชีวมณฑลนี้ถือเป็นขั้นตอนของการพัฒนาที่ชาญฉลาด เช่น noogenesis (จาก gr. noos - จิตใจ) ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงของชีวมณฑลไปเป็นนูสเฟียร์อย่างค่อยเป็นค่อยไป แนวคิดของ "noosphere" ถูกนำมาใช้ในศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญาชาวฝรั่งเศส E. Leroy (1870 - 1954) และพัฒนาโดยนักปรัชญาชาวฝรั่งเศส Teilhard de Chardin (1881 - 1955) และแนวคิดของ noosphere ได้รับการยืนยันโดย V. I. Vernadsky คำนี้หมายถึงการก่อตัวของเปลือกโลกพิเศษพร้อมคุณลักษณะทั้งหมด: สังคมมนุษย์ อาคาร ภาษา ฯลฯ นูสเฟียร์ถือเป็น "ชั้นความคิดเหนือชีวมณฑล" V.I. Vernadsky เชื่อว่า noosphere เป็นปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาใหม่บนโลก ในนั้น เป็นครั้งแรกที่มนุษย์กลายเป็นพลังทางธรณีวิทยาอันทรงพลัง แต่บุคคลเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดสามารถคิดและกระทำได้เฉพาะในชีวมณฑลซึ่งเขาเชื่อมโยงอยู่และไม่สามารถจากไปได้ ในขั้นนี้ของวิวัฒนาการของชีวิต การพัฒนาจะเป็นไปตามเส้นทางของการสร้างใหม่ ซึ่งเป็นขั้นตอนของการควบคุมความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติอย่างสมเหตุสมผล กล่าวคือ แก้ไขการละเมิดที่มีอยู่ในธรรมชาติและป้องกันการละเมิดและการเบี่ยงเบนในอนาคต จากข้อมูลของ Vernadsky ชีวมณฑลจะเปลี่ยนเป็น noosphere อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้นั่นคือ เข้าสู่ขอบเขตที่จิตใจของมนุษย์จะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาระบบธรรมชาติของมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์บางคนมองว่ากฎหมายนี้เป็นยูโทเปียทางสังคม แต่เห็นได้ชัดว่าหากมนุษยชาติไม่เริ่มควบคุมผลกระทบของตนเองต่อธรรมชาติโดยอาศัยกฎของมัน มันก็จะถึงวาระที่จะถูกทำลาย นักวิชาการ Vernadsky ถือว่าเงื่อนไขสำหรับการสร้าง noosphere คือการรวมกันทางวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมของมนุษยชาติทั้งหมด การปรับปรุงวิธีการสื่อสารและการแลกเปลี่ยน การค้นพบแหล่งพลังงานใหม่ การเพิ่มขึ้นของความเจริญรุ่งเรือง ความเท่าเทียมกันของทุกคน และ การกีดกันสงครามออกจากชีวิตของสังคม บทบัญญัติสำคัญของหลักคำสอนเรื่องชีวมณฑลรวมถึงหน้าที่ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงฟังก์ชันพลังงาน - พืชในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ในรูปของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งพลังงานดังกล่าวจะทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเคมีสำหรับชีวมณฑลในเวลาต่อมา ภายในระบบนิเวศ พลังงานในรูปของ “อาหาร” นี้ถูกแจกจ่ายให้กับสัตว์ต่างๆ ตัวอย่างเช่น วัว แกะ แพะ และสัตว์อื่นๆ กินหญ้าและใบไม้เป็นอาหาร พลังงานจะกระจายไปบางส่วนและสะสมอยู่ในอินทรียวัตถุที่ตายแล้วบางส่วน สารนี้กลายเป็นสถานะฟอสซิล นี่คือลักษณะการสะสมของพีท ถ่านหิน น้ำมัน และแร่ธาตุอื่นๆ ฟังก์ชั่นอีกประการหนึ่งคือการทำลายล้างซึ่งประกอบด้วยการสลายตัว การทำให้เป็นแร่ของอินทรียวัตถุที่ตายแล้ว และการมีส่วนร่วมของแร่ธาตุที่เกิดขึ้นในวัฏจักรทางชีวภาพ จากนั้นจึงสลายตัว (สาร) ให้เป็นสารประกอบอินทรีย์อย่างง่าย (คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ มีเทน , แอมโมเนีย) ซึ่งจะถูกใช้อีกครั้งในการเชื่อมโยงเริ่มต้นของวงจร ตัวอย่างเช่น แบคทีเรีย สาหร่าย เชื้อรา และไลเคนมีผลกระทบทางเคมีอย่างรุนแรงต่อหินด้วยสารละลายของกรดที่ซับซ้อนทั้งหมด: คาร์บอนิก ไนตริก ซัลฟิวริก ด้วยการย่อยสลายแร่ธาตุบางชนิดด้วยความช่วยเหลือ สิ่งมีชีวิตจึงสกัดและรวมองค์ประกอบทางโภชนาการที่สำคัญที่สุดไว้ในวงจรชีวภาพ: แคลเซียม โพแทสเซียม โซเดียม ฟอสฟอรัส ซิลิคอน ฟังก์ชั่นที่สามคือความเข้มข้น ฟังก์ชันนี้ประกอบด้วยการเลือกสะสมในสิ่งมีชีวิตของอะตอมของสารที่กระจัดกระจายในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ในสิ่งมีชีวิตในทะเล เมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ พวกมันสะสมอยู่ ปริมาณมากธาตุรอง โลหะหนัก รวมถึงสารพิษ (ปรอท ตะกั่ว สารหนู และองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ) ความเข้มข้นในปลาอาจสูงกว่าในหลายร้อยเท่า น้ำทะเล - ด้วยเหตุนี้สิ่งมีชีวิตในทะเลจึงมีประโยชน์ในฐานะแหล่งที่มาขององค์ประกอบขนาดเล็ก ฟังก์ชั่นที่สี่ของสิ่งมีชีวิตคือการสร้างสภาพแวดล้อมซึ่งประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของที่อยู่อาศัย (เปลือกโลก, ไฮโดรสเฟียร์, บรรยากาศ) ภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตรวมถึงมนุษย์ด้วย กล่าวคือ ฟังก์ชั่นนี้รักษาสมดุลของสสารและพลังงานใน ชีวมณฑล ในเวลาเดียวกัน สิ่งมีชีวิตสามารถฟื้นฟูสภาพแวดล้อมที่ถูกรบกวนอันเป็นผลมาจากภัยพิบัติทางธรรมชาติหรือผลกระทบต่อมนุษย์ได้ หากการรบกวนที่เกิดขึ้นไม่เกินค่าเกณฑ์ แม้ว่ามวลรวมของสิ่งมีชีวิตที่ปกคลุมโลกจะมีเพียงเล็กน้อย แต่ผลลัพธ์ของกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบของเปลือกโลก ไฮโดรสเฟียร์ และบรรยากาศ V.I. Vernadsky อธิบายสถานะของระบบนิเวศนี้โดยข้อเท็จจริงที่ว่ามวลของสิ่งมีชีวิตเติมเต็มบทบาทของดาวเคราะห์เนื่องจากการแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็วนั่นคือการไหลเวียนของสารที่มีพลังมากที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์นี้ แหล่งพลังงานเดียวสำหรับกระบวนการทางธรรมชาติทั้งหมดที่พัฒนาขึ้นในชีวมณฑลคือรังสีดวงอาทิตย์ ฟลักซ์ของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์มายังโลกมีค่าประมาณเท่ากับ 4190 103 J/(m2-ปี) โดยเฉลี่ยแล้ว 1/5 ของการไหลทั้งหมดจะได้รับต่อหน่วยพื้นผิว ผลรวมของฟลักซ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ไหลเข้าและออกจากพื้นผิวโลกเรียกว่า "สมดุลการแผ่รังสีของพื้นผิวโลก" พลังงานของความสมดุลของการแผ่รังสีถูกใช้ไปกับการให้ความร้อนแก่บรรยากาศ การระเหย การแลกเปลี่ยนความร้อนกับชั้นของไฮโดรหรือเปลือกโลก และกระบวนการอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง กระบวนการบางอย่างเหล่านี้ส่งผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งแปลงเป็นพลังงานเคมี และการสร้างอินทรียวัตถุ สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เรียกว่าออโตโทรฟ และเนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างปฏิกิริยาเคมี จึงเรียกว่าเคมีบำบัด สิ่งมีชีวิตที่กินสารอินทรีย์สำเร็จรูปเรียกว่าเฮเทอโรโทรฟ ออโตโทรฟและเคมีบำบัดที่ผลิตอินทรียวัตถุจากสารประกอบอนินทรีย์เรียกว่าผู้ผลิต สิ่งมีชีวิตที่กินสารอินทรีย์และเปลี่ยนสภาพให้เป็นรูปแบบใหม่เรียกว่าผู้บริโภค สิ่งมีชีวิตที่เปลี่ยนสารอินทรีย์ตกค้างให้เป็นสารอนินทรีย์ในช่วงชีวิตเรียกว่าผู้ย่อยสลาย พลังงานแสงอาทิตย์บนโลกทำให้เกิดวัฏจักรของสสารสองรอบ: ใหญ่หรือทางธรณีวิทยา ซึ่งปรากฏชัดเจนที่สุดในวัฏจักรของน้ำและการไหลเวียนของบรรยากาศ และเล็กหรือทางชีวภาพ วงจรทั้งสองเชื่อมต่อกันและเป็นตัวแทนของกระบวนการเดียว วัฏจักรทางธรณีวิทยาเกิดขึ้นเป็นเวลาหลายแสนปีหรือหลายล้านปี ความจริงที่ว่าหินอาจถูกทำลาย การผุกร่อน และการผุกร่อนของผลิตภัณฑ์ รวมถึงหินที่ละลายน้ำได้ จะถูกพัดพาไปตามน้ำที่ไหลลงสู่มหาสมุทรโลก ที่นี่พวกมันก่อตัวเป็นชั้นในทะเลและเพียงบางส่วนเท่านั้นที่กลับขึ้นบกพร้อมกับมีฝนตก วัฏจักรทางชีววิทยาเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรทางธรณีวิทยาและประกอบด้วยความจริงที่ว่าสารอาหารในดิน - น้ำ, คาร์บอน - สะสมในสิ่งมีชีวิตของพืชถูกใช้ไปในการสร้างร่างกายและดำเนินกระบวนการชีวิตของทั้งตัวมันเองและสิ่งมีชีวิตของผู้บริโภค ผลิตภัณฑ์อินทรียวัตถุที่เน่าเปื่อยเข้าสู่ดินจากเมโซฟานา (เช่น แบคทีเรีย เชื้อรา หนอน หอย ฯลฯ) และสลายตัวเป็นแร่ธาตุอีกครั้ง ซึ่งพืชสามารถเข้าถึงได้อีกครั้งและเกี่ยวข้องกับการไหลของสารที่มีชีวิตอีกครั้ง วัฏจักรเล็กๆ ของสสารซึ่งดึงตัวกลางเฉื่อยเข้าสู่วงโคจรจำนวนมาก ช่วยให้มั่นใจในการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตและมีอิทธิพลอย่างแข็งขันต่อการปรากฏตัวของชีวมณฑล บทบัญญัติประการหนึ่งของหลักคำสอนเรื่องชีวมณฑลคือการจัดตั้งกฎการอนุรักษ์ (ความประหยัด) ของชีวมณฑล ความหมายของกฎหมายก็คือ อะตอมที่เข้าไปในสิ่งมีชีวิตบางรูปแบบอาจกลับมาด้วยความยากลำบากหรือไม่กลับมาอีก กล่าวคือ เราสามารถพูดถึงอะตอมที่ยังคงอยู่ในสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาได้

ชีวมณฑลเป็นระบบเปิดทางอุณหพลศาสตร์ที่ซับซ้อนบนพื้นผิวโลก ดำเนินงานด้วยพลังงานของดวงอาทิตย์และกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต สะสมและกระจายการไหลเวียนของสสารและพลังงานจำนวนมหาศาล กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบแบบไซคลิกหรือแบบออร์แกนิก ซึ่งได้รับการตั้งชื่อโดย V.I. Vernadsky ในการจำแนกองค์ประกอบทางธรณีเคมีสำหรับความสามารถในการรับกระบวนการทางเคมีแบบย้อนกลับได้มากมาย และประวัติขององค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้สามารถแสดงเป็นวัฏจักรได้ .

แนวคิดของ "สิ่งมีชีวิต" และแนวคิดที่ซับซ้อนทั้งหมดเกี่ยวกับกิจกรรมธรณีเคมีได้รับการแนะนำให้รู้จักกับวิทยาศาสตร์โดย V. I. Vernadsky ใน​ปี 1919 เขา​เขียน​ว่า “ใน​ชื่อ​ของ​สิ่ง​มี​ชีวิต ผม​จะ​หมาย​ถึง​ความ​ครบ​ถ้วน​ของ​สิ่ง​มี​ชีวิต​และ​สัตว์​ทั้ง​หมด รวม​ทั้ง​มนุษย์​ด้วย. จากมุมมองธรณีเคมี การรวมตัวกันของสิ่งมีชีวิตนี้มีความสำคัญเฉพาะกับมวลของสสารที่ประกอบเป็นมันเท่านั้น องค์ประกอบทางเคมีและพลังงานที่เกี่ยวข้องกับมัน แน่นอนว่าจากมุมมองนี้เท่านั้นที่สิ่งมีชีวิตมีความสำคัญต่อดิน เนื่องจากเนื่องจากเรากำลังจัดการกับเคมีของดิน เรากำลังเผชิญกับปรากฏการณ์เฉพาะของกระบวนการธรณีเคมีทั่วไป สิ่งมีชีวิตที่รวมอยู่ในดินทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติต่างๆ มากมาย ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่นำมาพิจารณาในวิทยาศาสตร์ทางดิน ประการแรก ข้าพเจ้าจะกล่าวถึงผลกระทบของมันที่มีต่อดินเนื้อละเอียด เนื่องจากคุณสมบัติของดินนี้เป็นพื้นฐานที่สุดและแตกต่างอย่างชัดเจนจากผลผลิตอื่นๆ ทั้งหมดของพื้นผิวโลก นอกจากนี้ยังกำหนดทิศทางของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดในดิน และทำให้ดินเป็นบริเวณที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดจากมุมมองทางเคมีในชีวมณฑล”

ในเวลาเดียวกันนักวิทยาศาสตร์ได้แสดงความคิดเกี่ยวกับการเกิดขึ้นร่วมขององค์ประกอบทางเคมีในสิ่งมีชีวิตซึ่งถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตไม่ใช่โดยคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบ

ในการสร้างสิ่งมีชีวิตจากองค์ประกอบทางเคมี 105 ชนิด จำเป็นต้องมี 6 ชนิด ได้แก่ คาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ฟอสฟอรัส และซัลเฟอร์ มีลักษณะเฉพาะคือมีน้ำหนักอะตอมต่ำและสูญเสียและรับอิเล็กตรอนได้ง่าย องค์ประกอบหลักในหมู่พวกเขาคือคาร์บอน ด้วยความสามารถของอะตอมในการเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ คาร์บอนจึงสามารถสร้างสารประกอบจำนวนอนันต์ได้ อีกห้าองค์ประกอบยังแบ่งปันคู่อิเล็กตรอนได้อย่างง่ายดายมากกับอะตอมขององค์ประกอบอื่นรวมถึงกันและกันด้วย

สำหรับปริมาณธาตุที่สะสมนั้น 99.9% ของมวลชีวิตของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยองค์ประกอบของ "โหลดั้งเดิม": H, C, N, O, Na, Mg, P, S, C1, K, Ca, Fe . ทั้งหมดอยู่ในองค์ประกอบ 26 ตัวแรก ตารางธาตุซึ่ง D.I. Mendeleev ดึงดูดความสนใจ มวลสิ่งมีชีวิต 99% เกิดจากธาตุเพียง 4 ธาตุเท่านั้น ได้แก่ H, C, N, O ซึ่งมีปฏิกิริยาสูง มีสารประกอบที่ละลายน้ำได้สูง และมีปฏิกิริยากับคาร์บอนอย่างแข็งขัน

ในชีวมณฑล วัฏจักรของธาตุจะเร็วและเสถียรก็ต่อเมื่อธาตุนี้ไม่เพียงแต่ละลายได้เท่านั้น แต่ยังระเหยง่ายอีกด้วย เช่น หากสารประกอบตัวใดตัวหนึ่งสามารถกลับคืนสู่พื้นดินได้เช่นเดียวกับน้ำ

มีองค์ประกอบดังกล่าวอย่างน้อยสามองค์ประกอบในชีวมณฑล ได้แก่ คาร์บอน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์ สารประกอบ “อากาศ” ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) มีเทน (CH4) ไนโตรเจนอิสระ (N2) แอมโมเนีย (NH3) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2OS) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (S02) สิ่งที่น่าสนใจคือในระหว่างวงจร คาร์บอน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์จะเปลี่ยนความจุของพวกมัน ทั้งหมดนี้พบได้ในชีวมณฑลในรูปแบบที่ลดลงมากกว่าในโลกโดยรอบ
ในการแลกเปลี่ยนสารระหว่างสิ่งมีชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต การกระจายตัวของก๊าซเป็นสิ่งสำคัญที่สุด พืชสังเคราะห์อินทรียวัตถุดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศและปล่อยออกซิเจน การจับตัวของคาร์บอน 1 กรัมในอินทรียวัตถุจะมาพร้อมกับการปล่อยออกซิเจน 2.7 กรัม จากทุ่งหญ้า 1 เฮกตาร์จะมีการปล่อยออกซิเจน 10 - 12,000 ลบ.ม. ออกสู่ชั้นบรรยากาศต่อปี

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดของวัฏจักรคือการลดคาร์บอนไดออกไซด์ โดยพื้นฐานแล้ว มันเป็นปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนที่ส่งผลให้เกิดฟอร์มาลดีไฮด์ แหล่งที่มาของไฮโดรเจนคือการดีไฮโดรจีเนชันของน้ำ (กำจัดไฮโดรเจนออกจากน้ำ) ซึ่งจะปล่อยออกซิเจนไปพร้อมกัน วิธีการสะสมพลังงานของพันธะเคมีนี้เป็นลักษณะเฉพาะของพืชสีเขียว แต่พลังงานที่สะสมจะเหมาะสำหรับปฏิกิริยาชีวิตอื่น ๆ และสำหรับการทำงานของโซ่โภชนาการ () คาร์บอนที่พืชตรึงไว้แล้วไม่เพียงแต่นำไปใช้โดยพวกมันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัตว์ด้วย สภาพแวดล้อมภายนอกซึ่งสามารถรวมไว้ในวัฏจักรธรณีเคมีใดๆ ได้ ขอให้เราระลึกว่าชีวมณฑลนั้นมีลักษณะเฉพาะไม่เพียงแค่มีสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ประกอบด้วยน้ำของเหลวในปริมาณมาก รับพลังงานอันทรงพลังจากรังสีดวงอาทิตย์ และในชีวมณฑลมีส่วนต่อประสานระหว่างสารในหนึ่งในสามเฟส ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ด้วยเหตุนี้ชีวมณฑลจึงมีลักษณะเป็นวัฏจักรต่อเนื่องของสสารและพลังงานซึ่งสิ่งมีชีวิตมีบทบาทอย่างแข็งขัน