Biosfera (qad. yun. βίος — hayot va σφαῖρα — sfera, shar) — Yerning tirik organizmlar yashaydigan, ular ta’sir ko‘rsatadigan hamda ularning hayot faoliyati mahsulotlari bilan band bo‘lgan qobig‘i; shuningdek, biologik tizimlar rivojlanishi uchun sharoitlar yaratiladigan sayyora xususiyatlari majmui — Yerning global ekotizimi (ekosistema).

Muqobil (kengroq) ta’rif: biosfera — hayot tarqalgan fazo bo‘lib, u har qanday kosmik jismda bo‘lishi mumkin. Hozircha Yer tashqarisida hayot mavjudligi noma’lum bo‘lsa-da, boshqa jismlarda biosfera yashirin hududlarda — masalan, litosfera bo‘shliqlarida yoki muz osti okeanlarida — tarqalgan bo‘lishi ehtimoli ko‘riladi. Masalan, Yupiter yo‘ldoshi Yevropa okeanida hayot bo‘lishi ehtimoli muhokama qilinadi.

Biosfera litosferaning yuqori qatlamlarini, gidrosferani va atmosferaning quyi qatlamlarini o‘z ichiga oladi.

Tavsif

Yashash muhiti — bu tabiiy sharoitda tirik mavjudotni o‘rab turgan hamma narsa. Yerda organizmlar egallagan va o‘zlashtirgan to‘rtta asosiy muhit bor: quruqlik-havo muhiti, suv muhiti, tuproq muhiti va organizmlar organizmi (ya’ni boshqa tirik mavjudot tanasi, unda boshqa organizmlar yashaydi). Har bir muhit o‘ziga xos hayot sharoitlariga ega. Biosfera, kamida, 3,8 milliard yil avval — Yerda ilk organizmlar paydo bo‘la boshlagan davrda shakllana boshlagan.

Biosfera butun gidrosferaga, litosferaning yuqori qismiga va atmosferaning quyi qismiga kirib boradi, ya’ni ekosferani tashkil qiladi. Biosfera barcha tirik organizmlar majmuasidir: unda o‘simliklar, hayvonlar, qo‘ziqorinlar va bakteriyalarning 3 000 000 dan ortiq turi yashaydi. Inson ham biosferaning bir qismi bo‘lib, uning faoliyati ko‘plab tabiiy jarayonlardan ustun keladi. V. I. Vernadskiy so‘zlari bilan aytganda: «Inson qudratli geologik kuchga aylanmoqda».

Fransuz tabiatshunosi Jan Batist Lamark XIX asr boshida biosfera konsepsiyasini birinchi bo‘lib taklif qilgan (terminning o‘zi hali kiritilmagan edi). “Biosfera” atamasini 1875 yilda avstriyalik geolog va paleontolog Eduard Zyuss taklif qilgan.

Biosfera haqidagi uzviy ta’limotni sovet biogeokimyogari va faylasufi V. I. Vernadskiy yaratdi: u tirik organizmlarga Yer sayyorasini qayta o‘zgartiradigan bosh kuch roli berdi — nafaqat hozirgi, balki o‘tmishdagi faoliyatini ham inobatga olib.

Biosfera chegaralari

Atmosferadagi yuqori chegara: taxminan 15—20 km. Uni qisqa to‘lqinli, tirik mavjudotlar uchun halokatli bo‘lgan ultrabinafsha nurlanishni ushlab qoluvchi ozon qatlami belgilaydi.

Litosferadagi quyi chegara: taxminan 3,5—7,5 km. Uni suvning bug‘ga aylanish harorati va oqsillarning denaturatsiya (denaturatsiya) harorati belgilaydi; amalda esa tirik organizmlar tarqalishi chuqurlik bo‘yicha ko‘pincha tuproqda bir necha metrlar, yer osti g‘orlarda esa yuzlab metrlar bilan cheklanadi.

Gidrosferadagi chegara (atmosfera va litosfera orasidagi): 10—11 km, ya’ni Butunjahon okeani tubi (shu jumladan, tub cho‘kindilari).

Biosferaning tarkibi

Tirik modda — Yerda yashovchi barcha organizmlar jismlarining majmui; ular sistematik mansubligidan qat’i nazar, fizik-kimyoviy jihatdan yagona. Tirik modda massasi nisbatan kichik: 2,4…3,6 × 10¹² t (quruq holatda) deb baholanadi va butun biosferaning milliondan kam qismini (taxm. 3 × 10¹⁸ t) tashkil etadi; biosferaning o‘zi esa Yer massasining mingdan kam qismi. Shunga qaramay, bu «sayyoramizning eng qudratli geokimyoviy kuchlaridan biri», chunki tirik organizmlar yer qobig‘ini shunchaki egallabgina qolmay, balki Yer qiyofasini ham o‘zgartiradi. Tirik organizmlar Yerni juda notekis egallagan; ularning tarqalishi geografik kenglikka bog‘liq.

Biogen modda — tirik organizmlar tomonidan yaratiladigan va qayta ishlanadigan modda. Organik evolyutsiya davomida tirik organizmlar atmosfera massasining katta qismini, butun okean suvlarini, ulkan miqdordagi mineral moddalarning tana, to‘qima, hujayra, qonlaridan ko‘p bora o‘tkazgan[4]. Tirik moddaning geologik rolini ko‘mir, neft, karbonat jinslar konlari misolida tasavvur qilish mumkin.

Kosn (kons) modda — tirik organizmlar ishtirokisiz hosil bo‘ladigan mahsulotlar.

Biokosn modda — tirik organizmlar va noorganik (kosn) jarayonlar birgalikda yaratadigan, ularning dinamik muvozanatdagi tizimlari (masalan, tuproq, loy (il), nurash qobig‘i); bu yerda organizmlar yetakchi rol o‘ynaydi.

Radioaktiv parchalanishdagi modda.

Tarqalgan atomlar — kosmik nurlanish ta’sirida turli yer moddalari tarkibidan uzluksiz hosil bo‘ladigan atomlar.

Kosmik kelib chiqishli modda.

Hayotning noorganik tabiatga ko‘rsatgan ta’siri bilan qamrab olingan butun qatlam megabiosfera deb, unga artebiosfera — insonning Yer atrofi fazosiga kengayish hududi — qo‘shilganda esa panbiosfera deb ataladi.

Biosfera qatlamlari

Atmosferada

Atmosferadagi mikroorganizmlar (aerobiontlar) uchun substrat — suv tomchilari (atmosfera namligi), energiya manbai — Quyosh energiyasi va aerozollar. Daraxt uchlaridan tortib eng ko‘p uchraydigan kumulus (kuchli ko‘tariluvchi) bulutlar balandligigacha bo‘lgan hudud tropobiosfera (tropobiontlar yashaydigan, tropopauzadan yupqaroq qatlam)dir. Uning ustida juda siyrak mikrobiota qatlami — altobiosfera (altobiontlar) joylashadi. Undan yuqorida organizmlar faqat tasodifan va kamdan-kam uchraydigan, ko‘paymaydigan hudud — parabiosfera, undan ham yuqorida — apobiosfera.

Litosferada va geosferada

Geobiosferani geobiontlar egallaydi; ular uchun substrat, qisman esa yashash muhiti — yer qattiq qobig‘idir. Geobiosfera ikki sohani o‘z ichiga oladi:

• Terabiosfera — quruqlik yuzasidagi hayot (terrabiontlar); u:
  • Fitofsera (fitosfera) — yer yuzidan daraxt uchlarigacha;
  • Pedosfera — tuproq va osttuproqlar (ba’zan butun nurash qobig‘i shu yerga kiritiladi)
    qismlariga bo‘linadi.
• Litobiosfera — Yer qa’ridagi hayot (litobiontlar); ular asosan yer osti suvlarida, tog‘ jinslari g‘ovaklarida yashaydi.

Baland tog‘larda, yuqori o‘simliklar hayoti imkonsiz bo‘lgan balandliklarda terabiosferaning balandlik zonasi — eol zona (eolobiontlar) ajraladi. Litobiosfera ichida aeroblar yashashi mumkin bo‘lgan qatlam — gipoterabiosfera, faqat anaeroblar yashashi mumkin bo‘lgan qatlam — tellurobiosfera farqlanadi. Nofaol (susaygan) hayot shakllari undan ham chuqurroqqa — gipobiosferaga kirishi mumkin. Metabiosfera — barcha biogen va biokosn jinslar majmui. Undan chuqurda — abiosfera.

Gidrosferada

Gidrosfera — Yerning barcha suv qobig‘i (shu jumladan yer osti suvlari) bo‘lib, gidrobiontlar yashaydi. U:

• Akvabiosfera — quruqlikdagi suvlar (akvabiontlar),
• Marinobiosfera — dengiz va okean hududi (marinobiontlar)
  ga bo‘linadi.

Yorug‘lik rejimiga ko‘ra 3 qatlam ajratiladi:

• Fotosfera (eufotik zona) — nisbatan yorug‘;
• Disfotosfera — doimiy xira (Quyosh insolyatsiyasining ~**1 %**igacha);
• Afotosfera — mutlaq zulmat.

Biosfera rivojlanishi tarixi

Hayotning paydo bo‘lishi

Yerda hayot arxey davridayoq — taxminan 3,5 milliard yil avval, gidrosferada paydo bo‘lgan. Paleontologlar topgan eng qadimgi organik qoldiqlar shuncha yoshga ega. Yerning mustaqil sayyora sifatidagi yoshi 4,5 milliard yil atrofida. Demak, hayot sayyora «yoshlik» bosqichidayoq vujudga kelgan.

Arxeyda ilk eukariotlar — bir hujayrali suv o‘tlari va prosteystlar (prosteishie) paydo bo‘ladi. Quruqlikda tuproq hosil bo‘lish jarayoni boshlanadi. Arxey oxirida jinsiy jarayon va hayvonlarda ko‘p hujayralilik yuzaga keladi.

Tirik moddaning fundamental farqi — u elementlar va ularning birikmalarini makon-vaqt bo‘yicha barqarorligini maksimal darajada oshirishga intiladi. Bu muntazamlik nomuvozanat sharoitida stasionar holatni ushlab turish zaruriyatiga tayanadi. Populyatsiyaning umr uzunligi uning parametrlariga kongruensiya orqali bog‘lanadi: bu yerda r — ko‘payish koeffitsiyenti, K — areal sig‘imi, σ — arealning o‘rtacha kvadratik o‘zgaruvchanligi. (Eslatma: PDFda formuladagi belgilar to‘liq ko‘rinmagan, mazmun saqlanib tarjima qilindi.) Bu tenglikdan populyatsiya o‘rtacha umrni orttirishi mumkinligi kelib chiqadi: masalan, muvozanat sig‘imini oshirish, raqobatdagi yo‘qotishlarni kamaytirish (bog‘lanishning ortishi) yoki o‘z tashkilotining murakkabligini oshirib, o‘zgaruvchan sharoitlarga moslashish orqali.

Ko‘p yillik kuzatuvlarga ko‘ra, yuqori darajali taksonlar organizmlarining asosiy almashinuvi (milliwattlarda) ularning kelib chiqish vaqtining eksponentsial funksiyasidir (mln. yillar bo‘yicha): demak, tinch holatdagi issiqlik oqimi evolyutsion jihatdan yoshroq organizmda ko‘proq bo‘ladi.

Vernadskiy xulosasi: biosfera — bu Evklid uch o‘lchovli geometriyasi makonidagi Yer qobig‘i bo‘lib, unda tirik moddaning mayda Riman fazolari dispers tarzda joylangan; ularning o‘zaro bog‘lanishi atomlarning uzluksiz biogen oqimi bilan ta’minlanadi.

Biosferani tadqiq etish tarixi

Biosfera ta’limotini rivojlantirishga eng katta hissa V. I. Vernadskiy tomonidan qo‘shilgan. «Biosfera» termini esa E. Zyuss tomonidan 1875 yilda kiritilgan.

N. A. Solntsev landshaftshunoslikda fitosfera va zoosferani farqlagan.

Sun’iy biosfera

Biosfera — ochiq sistema. Inson biosferasiz yashay olmaydi, biroq u kosmik fazoni o‘rganishga intiladi. K. E. Tsiolkovskiy kosmosni o‘zlashtirishni sun’iy biosfera yaratish bilan bog‘lagan.

Bugun ham bu g‘oya Oy va Marsni o‘zlashtirish rejalari bilan yana dolzarblashdi. Biroq hozircha to‘liq avtonom sun’iy biosfera yaratish urinishlari muvaffaqiyatli bo‘lmadi. Kelajakda boshqa sayyoralarda terraformatlash (terraforming) yordamida Yerdan tashqari biosfera yaratish imkoniyati (hozircha juda uzoq istiqbolda) ko‘rilmoqda.