Biosfēra

Biosfēra ir viena no zemeslodes ģeogrāfiskā apvalka daļām (sfērām). Tā ietver atmosfēras apakšējo daļu, hidrosfēru un litosfēras augšējo daļu. Biosfēras augšējā robeža sniedzas aptuveni līdz 30 km augstumam virs Zemes virsmas, apakšējā līdz 4–5 km dziļumam zemes dzīlēs un vēl dziļāk Pasaules okeānā. Biosfērā sastopams viss planētas dzīvo organismu kopums, vairāk nekā 2,5 miljoni augu un dzīvnieku sugu. Biosfērā notiek savstarpēja vielu un enerģijas apmaiņa, dzīvie organismi un to dzīves vide mijiedarbojas, veidojot dinamisku un līdzsvarotu sistēmu. Jebkāda antropogēna (tajā skaitā tūrisma) iejaukšanās šajā evolucionējot dabiski radītajā sistēmā var radīt neatgriezeniskus procesus, kas var novest līdz biosfēras atsevišķu elementu vai reģionu degradācijai.

Biosfēra — dzīvības telpa

Dzīvo organismu darbība izmainīja un joprojām pārveido Zemes garozu un atmosfēru. Fotosintezējošie organismi miljardiem gadu laikā attīrīja atmosfēru no oglekļa dioksīda un bagātināja to ar skābekli, kā arī nogulsnējoties izveidoja oglekļa krājumus kaļķakmens, akmeņogļu un naftas veidā. Evolūcijas gaitā uz Zemes izveidojās īpašs apvalks jeb sfēra, kuru apdzīvo dzīvie organismi. Šo Zemes apvalku jeb dzīvības telpu sauc par biosfēru. Nosaukumu biosfēra (no grieķu valodas "βιο" — dzīve un "σφαῖρα" — lode) devis Žans Batists Lamarks, bet mācību par biosfēru ir radījis akadēmiķis Vladimirs Vernadskis. Biosfēra ietver dalu no atmosfēras, litosfēras un hidrosfēras.

Atrašanās vieta

Biosfēra atrodas starp augšējo litosfēras daļu un apakšējo atmosfēras daļu un aizņem visu hidrosfēru.

Robežas

Biosfērā izpaužas dažādu dzīvības formu — augu, dzīvnieku, sēņu, mikroorganismu un cilvēku — darbība. Šīs sfēras robežas nosaka dažādu organismu dzīvei nepieciešamie apstākļi. Biosfēras augšējo dzīvības robežu nosaka ultravioleto staru koncentrācijas intensitāte, apakšējo — Zemes dzīļu augstā temperatūra (virs 100 °C), tās galējās robežas sasniedz tikai primitīvākie organismi — baktērijas. Baktēriju un sēņu sporas ar gaisa plūsmām paceļas 20–22 km augstumā, bet atsevišķu sugu baktērijas Zemes garozā ir sastopamas vairāk nekā 2 km dziļumā — naftas atradnēs. Kalnos dzīvība ir novērojama līdz 6 km augstumam virs jūras līmeņa.
Augu, dzīvnieku un mikroorganismu koncentrācija biosfērā mainās atbilstoši ģeogrāfiskajām joslām un zonām. Uz sauszemes organismu koncentrācija palielinās virzienā no poliem uz ekvatoru, kur tā ir vislielākā. Bet arī šajos platuma grādos ir reģioni, kur vides apstākļi nav piemēroti organismu prasībām, piemēram, tuksneši. Tas pierāda vides apstākļu nozīmi dzīvības pastāvēšanā.

Vides, kurās atrodas dažādas dzīvības formas

Organismu izvietojums biosfērā ir ļoti nevienmērīgs. Tas ir atkarīgs no dabas vides apstākļiem, kas uz Zemes ir ļoti dažādi. Vispiemērotākie tie ir Zemes virsmas līmenī, tādēļ šeit ir vislielākā dzīvo organismu koncentrācija.

Litosfēra

Zeme ir veidota no trim pamatslāņiem: kodola, mantijas un garozas. Dzīvība aizņem tikai nelielu daļu no Zemes cietā apvalka — garozu un mantijas augšējos slāņus —, kuru sauc par litosfēru. Organismi litosfērā izkārtojušies nevienmērīgi. Visvairāk to ir litosfēras augšējā slānī — augsnē. Augsne veidojas, dēdot klinšainajiem iežiem un trūdot organiskajām atliekām. Šajos procesos liela nozīme ir augsnes mikroorganismiem, kas noārda organiskās vielas.
Litosfērā organismu daudzums ir atkarīgs galvenokārt no temperatūras un mitruma. To ietekmē augstums virs jūras līmeņa un ģeogrāfiskais platums. Palielinoties augstumam virs jūras līmeņa, organismu daudzums pakāpeniski samazinās. Visvairāk organismu ir tropu, subtropu mežos un mērenās joslas platlapju mežos, bet tundrā spēj dzīvot salīdzinoši nedaudz sugas. Ledāju zonā organismu nav, izņemot atsevišķas baktērijas un sniega aļģes. Zonu izvietojums kalnos ir atkarīgs no ģeogrāfiskā platuma, piemēram, ekvatora tuvumā 4000 m virs jūras līmeņa vēl ir mežu josla, bet mērenajā joslā — jau alpīnas pļavas vai tundra.

Hidrosfēra

70,8% no Zemes virsmas aizņem Pasaules okeāns — visi okeāni un jūras. Okeāna dziļums vidēji ir 3795 m, bet atsevišķās ieplakās tas sasniedz pat 11 034 metrus. Pasaules okeāns, ezeri, upes, kā arī pazemes ūdeņi, ledus, aisbergi, sniega ūdens un atmosfērā esošie ūdens tvaiki veido hidrosfēru.
Savdabīgs ūdens depo ir Antarktīdas ledāji. Tie sedz 1,5 miljonus km² lielu sauszemes un kontinenta piekrastes teritoriju. Šī ledus kārta veido 90% no pasaules ledus un aptuveni 70% no Zemes saldūdens krājumiem.
Gandrīz visām dzīvām būtnēm to vielmaiņā ir nepieciešams ūdens. Daudziem organismiem ūdens ir dzīves vide. Tā atbilstību izdzīvošanai nosaka sāļu sastāvs, temperatūras sadalījums, jūras straumes, dziļums un piesārņojums ar atkritumvielām. 
Pasaules okeānā visvairāk organismu ir gaismas zonā (līdz 200 m), kur iespīd Saules gaisma. Tur ir liela aļģu bagātība, kas nodrošina ūdenī dzīvojošos organismus ar barības vielām un skābekli. Dziļāk gaismas un organismu kļūst arvien mazāk. Krēslas zonā (200–1000 m) peld vaļi un plēsīgās zivis, piemēram, haizivis un rajas, bet uz gultnes sastopami adatādaiņi un gliemji. Organismu izplatību dziļākajos ūdens slāņos ierobežo ne tikai gaismas nepietiekamība, bet arī ūdens temperatūras pazemināšanās un spiediena palielināšanās. Tumsas zonā (1000–4000 m) organismu ir nedaudz, bet dziļāk par 4000 m spēj dzīvot tikai neliels skaits sugu. Lielākais dziļums, kādā noķerta zivs, ir 8000 metri.

Atmosfēra

Virs litosfēras un hidrosfēras atrodas atmosfēra. Atmosfēra ir gāzu (gaisa) apvalks, ko gravitācija notur pie Zemes virsmas un kas griežas kopā ar Zemi. Galvenās atmosfēras sastāvdaļas ir slāpeklis (78%) un skābeklis (21%), mazāk par 1% — oglekļa dioksīds un cēlgāzes. Atmosfēra sastāv no pieciem dažādos augstumos izvietotiem slāņiem. Katram atmosfēras slānim ir citādas īpašības, piemēram, temperatūra, gaisa retinājums.

Troposfēra

Vairums atmosfērā sastopamo organismu atrodami tās apakšējā slānī – troposfērā. Troposfēra ir Zemes virsmu aptverošais gaisa slānis. Troposfēras biezums virs ekvatora ir 8–10 km, bet virs poliem — 16–18 km. Šis slānis ietver sevī gaisā esošo ūdens tvaiku, kurš rodas un pārvietojas Zemes virsmas nevienmērīgas sasilšanas rezultātā. Troposfērā veidojas klimats.

Stratosfēra

Virs troposfēras atrodas stratosfēra, kas sniedzas līdz 50 km augstumam. Stratosfērā 15–35 km augstumā virs jūras līmeņa brīvais skābeklis Saules radiācijas ietekmē pārvēršas par ozonu (3O₂ → 2O₃). Zemes virsmas tuvumā ozons (zila gāze ar asu smaku) ietilpst fotoķīmiskā smoga sastāvā, un to uzskata par kaitīgu vides piesārņojumu. Taču stratosfērā ozons ir ļoti nozīmīgs dzīvībai. Tas pasargā uz Zemes mītošos organismus no kaitīgā ultravioletā starojuma. Dabiskos apstākļos virs ozona slāņa dzīvība nav sastopama. To uzskata par biosfēras augstāko robežu. Ja ozona slāni iznīcinātu, dzīvība uz Zemes aizietu bojā.

Mezosfēra

Aptuveni 50–85 km augstumā virs jūras līmeņa aiz stratosfēras atrodas mezosfēra. Stratosfēras un mezosfēras robežas tuvumā vides temperatūra ir 0 °C, bet, palielinoties attālumam no Zemes, temperatūra pazeminās. Ultravioletais starojums, skābekļa trūkums un zemā temperatūra ir galvenie faktori, kas ierobežo organismu izplatību atmosfērā, tāpēc mezosfērā un virs tās esošajos atmosfēras slāņos vairs nav atrodamas nekādas dzīvības formas.

Termosfēra

Sākot no 85 km virs jūras līmeņa, atrodas termosfēra jeb jonosfēra, kur skābeklis un slāpeklis ir jonizētā stāvoklī vai neparastu daļiņu veidā.

Eksosfēra

500–1000 km virs jūras līmeņa ir eksosfēra, kuras īpašības stipri atšķiras no citu atmosfēras slāņu īpašībām. Tā, blīvumam pakāpeniski samazinoties, pāriet starpplanētu vidē.