Biosféra je oblasť Zeme obývaná živými organizmami. Pozostáva z hornej časti pevnej zemskej kôry (litosféry), pôdy (pedosféry), vodného obalu (hydrosféry) a dolnej vrstvy ovzdušia (atmosféry). V staršom zmysne bola biosféra aj označenie pre súhrn všetkých organizmov na Zemi. Biosféru tvoria všetky ekosystémy Zeme. Rozmiestnenie živých organizmov na Zemi je výsledkom zložitého, miliardy rokov trvajúceho vývoja. Najviac je ovplyvnené faktormi, medzi ktoré patrí geografická šírka, nadmorská výška a dostupnosť vody ako základnej látky, bez ktorej život nie je možný.
Existencia rozmanitej biosféry na Zemi nie je samozrejmá, ale závislá od množstva podporných podmienok. Základné kritériá obývateľnosti definované NASA zahŕňajú: „väčšie oblasti s tekutou vodou, podmienky umožňujúce vytvorenie komplexných organických molekúl a energetický zdroj pre udržanie metabolizmu“. Obežná dráha planéty okolo centrálnej hviezdy musí mať správnu vzdialenosť a približne kruhový tvar, aby voda nezamrzla alebo sa nevyparila. Táto podmienka sa nazýva Goldilockov princíp alebo obývateľná zóna. Planéta musí mať tiež určitú veľkosť, aby bola schopná udržať život podobný nášmu, pretože nízka gravitácia malých planét neumožňuje udržanie atmosféry.
Biosféra je súčasťou krajinnej sféry a tvoria ju živé organizmy. Ekosystém je tvorený biocenózou (rastlinné a živočíšne spoločenstvo určitého miesta) a neživými zložkami krajiny. Všetky druhy rastlín, živočíchov, mikroorganizmov a húb tvoriacich biosféru sa označujú pojmom biodiverzita. Diverzita je v biosfére rozmiestnená nerovnomerne; najviac druhov je sústredených v dažďových lesoch tropického pásma a v teplých moriach v oblasti koralových ostrovov. Biologická diverzita klesá smerom k pólom a do vysokých hôr.
Globálne zmeny biosféry sú jednou z najčastejšie diskutovaných tém súčasnosti, pričom pozornosť sa sústreďuje najmä na prebiehajúcu zmenu klímy. Z dlhodobého hľadiska sú globálne zmeny spôsobené kombináciou prirodzených a antropogénnych príčin. Ich súčasný rýchly priebeh však spôsobuje predovšetkým človek a rastúci počet obyvateľov Zeme. Človek na svoju existenciu potrebuje energiu, potravu a suroviny. Podstatnú časť nevyhnutnej energie dodáva na Zem Slnko. Ostatná sa získava predovšetkým spaľovaním fosílnych palív s negatívnymi dôsledkami, ako je emisia oxidu uhličitého, ktorý prispieva ku skleníkovému efektu atmosféry a zvyšovaniu teploty biosféry.
Tvorba biomasy (rastlín) prebieha v procese fotosyntézy, ktorý vyžaduje slnečné žiarenie. Minerálne látky sa do rastlín dostávajú rozpustené vo vode cez korene. Prirodzené porasty rastú bez zásahu človeka, avšak pri poľnohospodárskej činnosti je na dosiahnutie vysokých úrod potrebná optimalizácia agrotechniky, vodného, teplotného a minerálneho režimu pôdy, čo môže viesť k degradácii pôdy, zasoleniu, zhutneniu a vysokej spotrebe energie.
Na Zemi žije asi 1,5 milióna živočíšnych druhov, pričom približne milión z nich je hmyz. Každý živočíšny a rastlinný druh je dôležitou súčasťou potravového reťazca. V období rokov 1600 až 1975 zmizlo z povrchu Zeme 136 druhov vtákov a 68 druhov cicavcov, ale v 20. storočí vyhynulo až 85 druhov cicavcov. Až 60 % svetových ekosystémov je narušených tak, že ich vývoj nie je trvalo udržateľný.
Štruktúra a funkcia ekosystémov
Ekosystém tvorí zložka anorganická (abiocenóza, ekotop) a zložka organická (biota). Tieto zložky spolu vytvárajú biocenózu, ktorá má stavebnú (statickú) a funkčnú (dynamickú) štruktúru. Procesy riadenia a vývoja celého systému zabezpečujú abiotické a biotické zložky. Prvky, ktoré prostredníctvom rastlín prichádzajú do biocenózy, zabezpečujú jeho vyváženosť, homeostázu, pri riadení populácií. Napríklad nadmerná veľkosť populácie môže byť regulovaná dostupnosťou potravy alebo inými ekologickými činiteľmi.
V ekosystémoch prebieha tok energie a kolobeh látok. Tvorba biomasy prebieha v procese fotosyntézy, kde producenti, najmä zelené rastliny, premieňajú slnečnú energiu na organickú hmotu. Táto organická hmota je následne konzumovaná konzumentmi (bylinožravce, mäsožravce) a nakoniec reducentmi (baktérie, huby), ktorí rozkladajú mŕtvu organickú hmotu a vracajú živiny späť do pôdy. Potravné reťazce a potravné siete opisujú vzťahy medzi organizmami v rámci ekosystému, kde je energia viazaná v biomasy.
Ekologické pyramídy (pyramídy biomasy, energie) znázorňujú vzťahy medzi trofickými úrovňami v ekosystéme. Zvyčajne platí, že na každej vyššej trofickej úrovni je k dispozícii len asi 10 % energie z predchádzajúcej úrovne. Odlišné vlastnosti producentov a konzumentov, ako aj klimatický režim, ovplyvňujú štruktúru a dynamiku ekosystémov. Spoločenstvá organizmov sa menia v závislosti od aktivity rastlín a živočíchov, ako aj od environmentálnych faktorov, čo vedie k cyklickým procesom a obnove štruktúry spoločenstva.
Homeostáza ekosystému je zabezpečená spätnou väzbou, ktorá umožňuje systému vyrovnávať sa s menšími narušeniami. Vážne narušenia, ako sú prírodné katastrofy (požiar, povodeň) alebo invázia nových agresívnych biologických druhov, však môžu viesť k narušeniu až rozvráteniu daného systému a jeho ireverzibilnej zmene.
Zmeny biosféry v čase
Biosféra prechádza neustálymi zmenami, ktoré sú spôsobené prirodzenými procesmi aj ľudskou činnosťou. Tieto zmeny môžu byť postupného charakteru, ako napríklad sukcesia ekosystémov, alebo náhle, ako sú klimatické výkyvy či katastrofy.
Sukcesia ekosystémov je proces postupnej zmeny spoločenstva organizmov na danom území. Rozlišujeme sukcesiu autogénnu, ktorú vyvoláva pôsobenie organizmov na abiocenózu (napr. uchycovanie stromov na pôde), a alogénnu, ktorá je spôsobená vonkajšími procesmi a klimatickými činiteľmi. Počas sukcesie sa mení trofika ekosystémov, štruktúra spoločenstiev a v následnosti aj rozkladné reťazce. Sukcesia môže prebiehať aj v genetickom zložení spoločenstiev.
Dlhodobé zmeny globálnej klímy pokračujú, pričom dochádza k otepľovaniu a ústupu ľadovcov. Tieto zmeny ovplyvňujú ekosystémy, napríklad zmenou rozšírenia druhov alebo zvýšením anomálií počasia. Do biosféry drasticky zasahuje človek prostredníctvom urbanizácie, výstavby infraštruktúry, znečisťovania životného prostredia agrochemikáliami, tuhým a toxickým odpadom, rádioaktivitou a zvyšovaním UV-žiarenia.
Vplyv CO2 na biosféru je komplexný. Zatiaľ čo sa západná veda snaží presvedčiť o nebezpečnosti CO2 pre globálne otepľovanie, existujú dôkazy o jeho pozitívnom vplyve na biosféru, ako je globálne ozelenenie. Pred príchodom ľudstva pokles koncentrácie oxidu uhličitého počas 170 miliónov rokov predstavoval hrozbu pre fotosyntézu. Priemyselná civilizácia oddialila smrť biosféry vďaka antropogénnym emisiám CO2. Koncentrácia CO2 v atmosfére je kľúčová pre fotosyntézu; jej zvýšenie v skleníkoch urýchľuje rast rastlín a zvyšuje úrodu.
Geologické zmeny, ako sú striedanie dôb ľadových a medziľadových, tiež formovali biosféru. Napríklad more Tethys v treťohorách zaplavovalo rozsiahle územia a jeho sedimenty vytvorili nové útvary.
Okrajové efekty (edge effect) vznikajú na rozhraní dvoch rôznych biocenóz, kde sa vyskytujú prechodné prvky a podmienky sú variabilnejšie, čo často vedie k vyššej diverzite.
Príčiny a následky klimatických zmien | National Geographic
Človek a jeho vplyv na biosféru
Človek je najvýznamnejším antropogénnym faktorom ovplyvňujúcim súčasný vývoj biosféry. Jeho činnosť vedie k mnohým negatívnym dôsledkom, ale zároveň môže prispievať k ochrane a obnove.
Dopady ľudskej činnosti zahŕňajú:
- Urbanizácia a výstavba infraštruktúry: Zabratie pôdy, fragmentácia biotopov, zmena krajinného rázu.
- Znečistenie životného prostredia: Agrochemikálie, tuhý a toxický odpad, rádioaktivita, zvýšené UV-žiarenie.
- Znižovanie biodiverzity: Vyhynutie druhov, narušenie ekosystémov, strata prirodzených biotopov.
- Nadmerné využívanie zdrojov: Spaľovanie fosílnych palív, ťažba nerastných surovín, odlesňovanie.
Pozitívne aspekty ľudského vplyvu:
- Ochrana prírody: Zriaďovanie chránených území, ochrana ohrozených druhov, obnova ekosystémov.
- Environmentálna politika: Medzinárodné dohody, legislatíva, vzdelávanie a osveta.
- Udržateľný rozvoj: Hľadanie alternatívnych zdrojov energie, efektívnejšie využívanie zdrojov, minimalizácia odpadu.
Význam CO2 pre biosféru je často podceňovaný. Zatiaľ čo nadmerné emisie môžu spôsobovať problémy, CO2 je nevyhnutný pre fotosyntézu a rast rastlín. Nárast koncentrácie CO2 v atmosfére viedol k globálnemu ozeleneniu a zvýšeniu rastu rastlín, čo má pozitívny vplyv na celkovú biomasu.
Budúcnosť biosféry závisí od schopnosti ľudstva nájsť rovnováhu medzi ekonomickým rozvojom a ochranou životného prostredia. Je potrebné pokračovať v monitorovaní globálnych zmien, implementovať udržateľné postupy a podporovať vedecký výskum s cieľom lepšie pochopiť komplexné procesy prebiehajúce v biosfére.
Význam rias v posledných desaťročiach narastá. Vďaka schopnosti fotosyntetizovať patria riasy k primárnym producentom a predstavujú základný článok v potravových vzťahoch vodných ekosystémov. Spolu s vyššími rastlinami sa podieľajú na produkcii kyslíka a slúžia ako úkryt. Obsahujú veľa vitamínov, minerálov a iných cenných látok. Niektoré druhy sa konzumujú priamo alebo sa z nich vyrábajú potravové doplnky. Riasy majú vysoký obsah jódu a draslíka, čo môže pomôcť pri normalizácii činnosti štítnej žľazy. Ich odumreté stielky poskytujú organickú hmotu pre rašelinu, ktorá sa používa ako palivo a na zvýšenie úrodnosti pôdy.
tags: #sucasny #vyvoj #biosfery #maturita
