Biosfera

BIOSFERA 1. Structura biosferei. 2. Func Funcţii ţiile le bios biosfer ferei ei.. 3. Circui Circuitul tul bioti bioticc al mater materiei iei în biosfer biosferă: ă: a. Circ Circui uitu tull car carbo bonu nulu lui.i. b. Circ Circui uitu tull azot azotul ului ui.. c. Circ Circui uitu tull fosf fosfor orul ului ui.. d. Circ Circui uitu tull cal calciu ciulu lui.i. e. Circ Circui uitu tull sulf sulful ului ui.. f. Circ Circui uitu tull oxi oxige genu nulu lui.i. g. Circ Circui uitu tull apei apei.. 4. Noosfera Noosfera – etapa actuală actuală de dezvoltare dezvoltare a biosferei. biosferei.

I Viaţa sub diverse forme de organizare poate exista în diferite împrejurări. Acea parte a globului   păm pămân ânte tesc sc (lit (litos osfe fera ra,, hidr hidros osfe fera ra şi atmo atmosf sfer era) a) care care este este popu popula lată tă de orga organi nism smee vii vii (pla (plant nte, e, anim animal ale, e, microorganisme) se numeşte biosferă (din gr. „bios” – viaţă, „sphaira” – glob). Termenul  „biosferă”  în literatura ştiinţifică a apărut în 1876 graţie savantului austriac Eduard Suess. El afirma: „Un lucru pare străin pe acest copr imens, alcătuit din diferite sfere (geologice)... La suprafaţa continentelor se poate distinge o biosferă de sine stătătoare”. Fondatorul concepţiei despre biosferă este considerat savantul rus V.I. Vernadski, care în 1924 a  publicat lucrarea sa „Biosfera”. El a completat definiţia astfel:  pe planeta noastră în biosferă nu există viaţă independentă de mediu şi substanţa viu, adică totalitatea organismelor legate în cel mai strâns mod de mediul ambiant. Dânsul a remarcat două particularităţi generale ale biosferei: 1. biosfera biosfera reprezintă reprezintă învelişul învelişul viu al pămân pământului tului;; 2. biosfe biosfera ra reprez reprezint intăă înveli învelişul şul pămân pământul tului ui care care transf transform ormăă radiaţ radiaţia ia cosmic cosmicăă în energi energiee (elect (electric rică, ă, chimică, mecanică, de căldură). Ultima definiţie a biosferei este următoarea: Biosfera – este un sistem eterogen de dimensiuni planetare care integrează materia vie şi componentele anorganice ale scoarţei terestre într-un tot unitar, conectat la câmpul energetic al ecosistemului.

Dimensiunile spaţiale ale biosferei. Există mai multe puncte de vedere (concepţii, metodologii) cu privire la graniţele biosferei, punându-se biosferei,  punându-se în primul rând accentul pe compoziţia ei chimică. Principalele sunt trei: 1. Abordarea formală a problemei, conform căreia, după V. I. Vernadskii, grosimea biosferei este limitată la câţiva kilometri, cuprinzând nu numai roca-mamă, pe care este situat solul, dar şi un strat important de roci magmatice. Autorul opina că roca-mamă şi rocile magmatice de sub aceasta fac parte din structura biosferică, numindu-le numindu-le „fostele biosfere", dat fiind că în trecut trecut ele au fost fost meta metamor morfoz fozate ate şi influe influenţa nţate te geochimic geochimic de către lumea organică vie (substanţa vie) din perioadele geologice precedente. conform rm căreia căreia biosfe biosfera ra cuprin cuprinde de numai numai zonele zonele în care care activi activitat tatea ea 2. Abordarea Abordarea structurală, structurală, confo organismelor vii este maximă. După A. N. Tiuriukanov (2001), aceste zone active poartă denumirea de vitasferă (- sfera vieţii). În literatura vest-europeană şi americană se foloseşte termenul  parabiosferă. În limitele abordării structurale, în biosferă trebuie incluse zonele care cuprind toate cele trei componente ale structurii  biosferei: a) totalitatea organismelor vii.  b) produsele activităţii acestora (metaboliţii mediului). c) substa substanţa nţa complex complexăă bioiner bioinertă, tă, care, la rândul ei, reprezintă rezultatul interacţiunilor funcţionale (biogeochimice) ale substanţei vii, materiei biogene şi inerte; în urma acestor interacţiuni se formează sisteme care manifestă proprietăţi emergente (cu totul noi). Un astfel de exemplu poate servi solul. 3. Abordarea funcţională, în cadrul căreia se pune problema măsurii includerii în componenţa  biosferei a unei anumite părţi a substanţei inerte. Răspunsul la această întrebare, parţial, l-a dat V. I. Vernadskii, care afirma că în biosferă are loc un circuit (schimb) permanent al atomilor dintre materia inertă, lipsită de viaţă, şi organismele vii, circuit ce străbate întreaga biosferă şi determină condiţiile ei de existenţă. Această abordare  biogeochimică reprezintă un interes deosebit, deoarece ea cuprinde nu numai cele trei componente menţionate mai sus, dar şi substanţa substanţa inertă.

În afară de fluxul (circuitul) biogen, V. I. Vernadskii a abordat şi o altă caracteristică fundamentală a  biosferei, şi anume pe cea privind caracterul plastic (dinamic) al procesului ei evolutiv, caracteristic în special substanţei vii. Pe parcursul mai multor milioane de ani ai evoluţiei biologice, acest proces s-a transferat din natura vie în cea nevie şi s-a reflecta în însuşirile corpurilor bioinerte / biogene, care joacă un rol deosebit în  biosferă. V. I. Vernadii. a inclus aici: solurile, cărbunii, şisturile, bitumurile, calcarurile, rocile organogene etc. Aşadar, în cadrul abordării funcţionale, V. I. Vernadskii a determinat criteriul de bază al biosferei, implicit şi al graniţelor ei - circuitul elementelor chimice, care poate servi ca reper universal pentru identificarea dimensiunilor biosferei. Din punct de vedere strict spaţial (dimensional), biosfera se extinde astfel: 1. În hidrosferă (faza fizică lichidă a materiei) – cuprinzând-o în оntregime - până la adâncimile ei maxime (de exemplu, Groapa (fosa) Marianelor din vestul Oceanului Pacific - peste 11 km). 2. În atmosferă (faza fizică gazoasă a materiei) – limita superioară a biosferei este condiţionată de  pragul critic al intensităţii radiaţiilor solare, dincolo de care viaţa este imposibilă. Această limită este stratul de ozon (30 - 35 km de la suprafaţa Terrei) care, pentru viaţa terestră joacă un rol extrem de important: absoarbe  practic toate razele ultraviolete mortale pentru organismele vii (la suprafaţa planetei aceste raze constituie numai o sutime de procent din fluxul total al radiaţiei solare); de aceea adesea stratul de ozon mai este denumit şi „ecran de ozon", care refractează cea mai mare parte a razelor ultraviolete. Trebuie să subliniem că, însăşi ozonul reprezintă un gaz toxic pentru organismele vii, concentraţia lui maxim admisibilă inofensivă la suprafaţa  pământului fiind de circa 0,00005 %, după volum; în chiar zona stratului de ozon, la înălţimea de 15-26 km, concentraţia lui este de 0,001 % . 3. În litosferă (faza fizică solidă a materiei) –   biosfera ocupă numai stratul (crusta) superficial. Aici graniţa inferioară a vieţii este difuză, având un caracter mai puţin stabil, din punct de vedere spaţial, decât în hidrosferă (fundul oceanului) şi în atmosferă (stratul de ozon). Se observă totuşi o anumită legitate: în litosferă,  pe măsura adâncirii în straturile ei, densitatea pedobionţilor descreşte considerabil. O răspândire mai mult sau mai puţin compactă se observă numai în limitele a câtorva zeci de metri. Excepţie sunt bacteriile care se întâlnesc în apele zăcămintelor petrolifere, la adâncimea de până la 2 - 3 km (foarte rar până la 4,5 km). Poziţia graniţei inferioare litosferice a biosferei se schimbă esenţial în funcţie de: 1. structura geologică a stratului respectiv. 2. condiţiile hidrologice. 3. gradientul termic. Acesta din urmă se caracterizează prin creşterea temperaturii rocilor scoarţei terestre la fiecare 100 m adâncime. În diferite locuri, gradientul termic prezintă diferite valori, de obicei variind de la 0,5 – 1,0 pînă la 20°C la fiecare 100 m, constituind, în medie, 3°C. Aşadar, factorul principal care limitează răspândirea vieţii în litosferă este temperatura, ea având, de regulă, pentru cele mai rezistente fiinţe vii de aici - bacteriile - limita maximă medie de circa 100°C. De aceea, în concluzie, vom menţiona că graniţa inferioară a biosferei în litosferă este cea termică, adică adâncimea la care temperatura rocii atinge 100°C. Desigur că în condiţiile mediului litosferic temperatura nu este factorul exclusiv pentru răspândirea vieţii. Trebuie luaţi în consideraţie şi alţi factori: structura mecanică a solului (rocilor), regimul hidric, concentraţia de substanţe nutritive etc. Prin urmare, graniţa reală a biosferei în litosferă nu poate fi stabilită cu toată exactitatea, aşa cum e cazul în celelalte două geosfere (hidrosferă şi atmosferă).

II Materia vie de pe terră constituită din organismele vii se află într-un schimb continuu cu materia abiotică, adică are loc activitatea goechimică a materiei vii (de exemplu, plantele îmbogăţesc atmosfera cu oxigen în timpul fotosintezei, animalele elimină prin respiraţie bioxid de carbon, pe care plantele îl absorb şi formează substanţa organică, microorganismele descompun substanţa organică, astfel se petrece schimbul de substanţă). Deci, materia vie sau biomasa joacă un rol primordial în procesele biosferei şi îndeplinesc următoarele funcţii: 1. Funcţia gazoasă sau producerea gazelor. Metabolismul organismelor, respiraţia lor şi schimbul de substanţă cu mediul înconjurător cuprinde o parte amplă de funcţii privind reacţiile gazoase ce duc la inspiraţia şi expiraţia oxigenului, bioxidului de carbon, a vaporilor de apă. O parte componentă a funcţiei gazoase a substanţei vii este şi cea a oxigenului, care reprezintă totalitatea reacţiilor fotosintetizante, ce determină (ziua) eliminarea şi acumularea oxigenului în atmosferă. Din momentul când au apărut plantele verzi inferioare, funcţia de oxigen a substanţe vii se extinde necontenit. În sol, în stratul aflat imediat de sub sol şi în statul superficial al rocii de eroziune se acumulează cantităţi considerabile de diferite gaze biogene.

Fiecare organism cu clorofilă fotosintetizantă este un purtător activ al funcţiei de oxigen şi bioxid de carbon. Aproape întreg oxigenul liber în limitele geochorelor şi hidrosferei este eliminat în rezultatul fotosintezei învelişului vegetal al planetei. Acest gaz este eliberat sub acţiunea energiei solare utilizată în reacţiile de disociere a  bioxidului de carbon, apă şi, probabil, a nitraţilor. Prin acest proces carbonul, hidrogenul, azotul sunt utilizate „ca materiale de construcţie" în sinteza substanţelor organice (glucide, proteine lipide, hormoni etc), iar oxigenuleste eliminat оn mediul ambiant. Toată lumea animală, inclusiv omul (omenirea), pentru care oxigenul este vital, indispensabil, depinde de organismele fotosintetizante, care, în ansamblul lor, reprezintă „substanţa vie autotrofă”. Împreună cu azotul, oxigenul constituie întreaga troposferă - una din geosferele de bază (mezologice) ale  biosferei -, care apoi trece ăn stratosferă. În stratosferă şi mai departe oxigenul este supus schimbărilor fizicochimice, din care rezultă ozonul, oxidul de oxigen şioxigenul activ care se difuzează în spaţiul cosmic. În timpul nopţii oxigenul nu se elimină în atmosferă, fiindcă are loc respiraţia plantelor, în rezultatul căreia în mediu se elimină bioxid de carbon, aşa cum o fac permanent şi animalele. Şi toţi fungii şi bacteriile respiră, eliminând bioxid de carbon. Rolul biogeochimic al bioxidului de carbon creşte în special în zona troposferei subterane, unde lipseşte oxigenul . Aici domină troposfera formată exclusiv din azot,  bioxid de carbon şi apă. Un alt gaz de importanţă vitală îl reprezintă azotul liber (N2), cantitatea majoritară a căruia este concentrată în cele 3 zone: atmosferică, subterană şi subacvatică. Aici rolul acestui gaz este pasiv, el dizolvând oxigenul liber, fâcând-1 astfel benefic pentru respiraţia organismelor. Masa principală a azotului liber din troposferă se formează în partea ei subterană eliminându-se prin  jeturile care ţâşnesc din izvoarele subterane. În afară de aceste surse, azotul  provine, probabil, şi din reacţiile  biogene din activitatea bacteriilor neustonice şi planctonice, care se desfăşoară în straturile superioare ale Oceanului Planetar. De asemenea, o cantitate considerabilă de azot este eliminată de asociaţiile de sargase,  precum şi de bacteriile descompunătoare de mortmasă, deosebit de active оn apele arctice şi antarctice. În straturile superioare ale troposferei, în stratosferă şi mai sus azotul trece în azot activ, care, apoi, se  pierde în spaţiul cosmic. Aşadar, întreaga lume vie (substanţa vie) este legată de circuitul planetar al gazelor. În componenţa materiei vii se găsesc numai acele gaze, care participă la schimbul de gaze al organismelor vii. 2. Funcţia de oxidare, sau de descompunere a mortmasei. Pe parcursul proceselor de eroziune a rocii-mamă, migraţiei şi sedimentării substanţelor, în procesul de formare a solului (geneza solului) un mare rol l-au  jucat şi continuă să-1 joace reacţiile de oxidare, sau funcţia de oxidare a substanţei vii, care se datorează producţiei de către plantele fotosintetizante a oxigenului molecular liber. Vegetaţia terestră produce în prezent anual 2,6∙10 11 t, iar algele monocelulare din Oceanul Planetar produc 0,6-10 11 t/an de oxigen . Apariţia masivă (acum 400 mln. de ani) în structura biosferei a microorganismelor autotrofe împreună cu  plantele verzi, a constituit un moment crucial, schimbând radical condiţiile terestre de reducere-oxidare; dominarea regimului planetar paleoecologic de reducere (determinat de concentraţia mare de bioxid de carbon şi minimul de oxigen) a luat sfârşit, eliberând locul regimului de oxidare, dominant până în prezent. Acest regim ecologic teluric este determinat de creşterea concentraţiei de oxigen în atmosferă şi de activitatea bacteriilor descompunătoare (saprofite), fără de care circuitul biotic al substanţelor în biosferă este imposibil; sursa nutritivă vitală a acestor   bacterii oxidante este mortmasa - partea componentă indispensabilă a fiecărei piramide a biomaselor şi energiilor. După apariţia bacteriilor, a algelor şi, desigur în special, a plantelor superioare şi a animalelor, soarta unor astfel de elemente şi combinaţii chimice ca Fe, Mn, carbonaţii, nitraţii, sulfizii, istoria azotului, sulfului şi a fosforului s-a schimbat esenţial. Capacitatea bacteriilor şi micromicetelor de a descompune materia organică a fost descoperită în anul 1857 de L. Pasteur. Mult timp animalele nevertebrate (de exemplu, infuzoarele, rotiferele etc.) nu au fost luate în seamă, dar travaliul lor în descompunerea materiei organice moarte poate fi uneori mai însemnat decât cel al  bacteriilor. Viteza de descompunere a mortmasei de către organismele aerobe este dependentă de condiţiile climatice; durata de descompunere poate fi de la 6 luni la tropice, mai îndelungată în Europa Centrală şi de foarte lungă durată în America de Nord. 3. Funcţia de reducere. Apariţia în structura biosferei a microorganismelor autotrofe anaerobe a introdus o componentă biogeochimică extrem de importantă. Este vorba despre reacţiile fizico-chimice de reducere a substanţelor minerale, procese în care rolul principal îl joacă fungii, bacteriile desulficatoare, denitrificatoare, cu apariţia hidrogenului sulfurat, oxizilor de azot, metalelor sulfuroase. Formarea rocilor de sedimentare în condiţii subacvatice, pedogeneza în condiţiile deficitului de oxigen (surplusul de umiditate) este, de obicei, însoţită (determinată) de activitatea microorganismelor declanşatoare a proceselor de reducere. 4. Funcţia de împrăştiere (dispersare) a elementelor chimice. Datorită manifestărilor vitale cotidiene, migratiei populaţiilor etc, toate vieţuitoarele răspândesc în mediu atomi ce diverse elemente chimice,

modificând astfel clarkurile. De exemplu: cadavrele şi excrementele animalelor sunt surse de difuzare a azotului; lumbricidele aduc, prin excrementele lor, mari cantităţi de atomi în sol şi formează astfel aici un micromediu specii numit drilosferă. Un rol deosebit de important revine organismelor saprofage (sapros. = putred, şi  phaghein = a mânca), deoarece acestea înglobează biomasa bacteriană împreună cu detritusul organic, care este sursa principală de atomi, mai ales microelemente pentru animale. 5. Funcţia de acumulare a atomilor elementelor chimice. Toate organismele vii acumulează atomi din mediul înconjurător. Această funcţie a substanţei vii se desfăşoară sub 2 forme: 1. independent de mediu - organismele vii concentrează cu precădere atomii elementelor  chimice care au clarkuri mai ridicate în straturi sedimentare şi în apă. Astfel că compoziţia chimică elementară a organismelor (îndeosebi a plantelor) reflectă compoziţia minerală a biotopului. 2. dependent de mediu - când materia vie (organismele) acumuiează selectiv din mediu atomi ai elementelor chimice cu clarkuri reduse. Din cele expuse, putem face următoarea concluzie generală: dezvoltarea vieţii pe pământ favorizează neîntrerupt creşterea acumulării biogene a elementelor chimice în orizonturile de sol, în mâluri, sapropeluri, roci sedimentare etc. 6. Funcţia de metabolizare a calciului. Mediul înconjurător se îmbogăţeşte cu macroelementul Ca datorită activităţii vitale a bacteriilor, algelor, plantelor superioare, animalelor nevertebrate (echinoderme, artropode, moluşte etc.) şi vertebratelor. Organismele vii acumulează şi elimină în mediu Ca în formă de săruri slab solubile: carbonaţi, fosfaţi, săruri organice (de exemplu, sărurile acidului oxalic) etc. O cantitate mare de Ca este acumulată în formă de calcare, cretă, tufuri, etc. În procesul evoluţiei biosferei terestre, acumularea biogenă a Ca s-a fortificat în mod deosebit după apariţia pe uscat (acum circa 400 - 450 mln. de ani) a plantelor superioare. În perioadele timpurii ale istoriei geologice domină procesele chemogene (din gr. chemeia = chimie, şi genesis = origine, provenienţă) de acumulare a acestui element chimic, iar pe măsura dezvoltării vieţii pe Terra a început să prevaleze procesele  biogene de circulaţie şi acumulare a Ca, îndeosebi acumularea lui în rocile de sedimentare şi soluri. 7. Funcţia de chemosinteză. Diferite bacterii chemoautotrofe,  prin oxidarea compuşilor minerali, se îmbogăţesc în atomi de oxigen, fapt ce permite populaţiilor acestora să supravieţuiască în cele mai variate şi extremale condiţii (speciale) ale mediului înconjurător, de exemplu în adâncurile (în abisal şi ultraabisal) oceanelor şi mărilor, peşteri, apele interstiţiale etc. Chemosinteza este forma de nutriţie autotrofă, întâlnită numai la câteva grupe de bacterii chemosintetizante: bacteriile sulfuroase, larg răspândite în natură, care oxidează hidrogenul sulfurat (H 2S), ele aparţinând gen. Thiobacillus; bacteriile nitrificatoare, care transformă amoniacul (NH 3) în azotiţi şi apoi în azotaţi (de exemplu, reprezentanţii genurilor Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus); bacteriile oxidează fierul feros în fier  feric (de exemplu genurile Ferrobacilus, Galionella, Chrenothrix); bacteriile care oxidează carbonul (de exemplu, gen. Carboxidomonas). Din analiza acestor exemple, rezultă că procesul de chemosinteză are şi el o anumită importanţă în circuitele biogeochimice; bineînţeles că, în comparaţie cu fotosinteza, ponderea chemosintezei în crearea biomasei  biosferei este redusă.

III Până la apariţia biosferei, migraţiile elementelor chimice pe Terra erau dependente numai de  proprietăţile fizice ale învelişurilor electronice ale atomilor şi de condiţiile fizico-chimice ale mediului cosmoteluric. Pentru prima oară, problema circuitului biogeochimic din biosferă a fost pusă de celebrul naturalist francez J.-B. Lamarck care, în lucrarea sa „Hydrogeologie" (1802), a atras atenţia asupra rolului organismelor vii în circuitul substanţelor chimice din scoarţa terestră. Această idee genială a fost preluată peste 125 de ani de V. I. Vernadskii, elaborând, la începutul anilor '20 ai sec. XX, bazele unei noi ştiinţe, pe care a denumit-o biogeochimie, ştiinţă care de fapt a devenit baza doctrinei autorului despre biosferă. Obiectul principal de studiu al acesteia a fost formulat în felul următor: rolul organismelor vii (a substanţei vii) în circuitul elementelor  (atomilor) chimice în natură, referindu-se, ca geolog şi geochimist, în special la rolul lor geologic. Baza funcţionării biosferei este determinată de circuitul substanţelor organice, efectuat, fără excepţie, de toate organismele vii. Fiecare specie biologică reprezintă o anumită verigă în lanţul (reţeaua) circuitului  biotic. Folosind în calitate de sursă de existenţă corpurile vii, exometaboliţii lor sau/şi produsele descompunerii acestora, o specie restituie (elimină) în mediu substanţe, care pot fi folosite de alte organisme. Un rol deosebit în aceste proces îl joacă microorganismele descompunătoare, care, mineralizând mortmasa, creează „valuta

unică"– sărurile minerale şi substanţele organice primare, de exemplu stimulatorii biogeni, care sunt folosiţi din nou de plantele verzi în procesul de fotosinteză şi chemosinteză a noilor substanţe organice. Baza biogeochimică o constituie relaţiile şi interdeterminările dintre biosferă şi mediul ei cosmo - teluric. Circuitele biogeochimice ale principalelor elemente chimice (C, N, O, P, S, Cl, K, Ca, V, Fe, Br, I, etc), componente indispensabile ale materiei vii, se desfăşoară la nivelul ecosistemelor, adică la nivelul învelişului  biogeocenotic (ecosistemic) al planetei. În cadrul învelişului biogeocenotic al biosferei se disting 2 tipuri de circuite biogeochimice globale: 1. circuitele gazoase – sunt cvasiînchise sau perfecte. 2. circuitele sedimentare – deschise sau imperfecte. Substanţa vie se include în ciclurile geochimice descrise de V. I. Vernadskii (pentru prima dată în 1926, 1965), acumulând şi dispersând atomi ai elementelor chimice. Autorul a subliniat în repetate rânduri că prin reunirea  proceselor (circuitelor) geochimice şi biochimice într-un tot unitar rezultă procesele şi ciclurile biogeochimice. Migraţiile biogeochimice cuprind cele mai răspândite elemente chimice în natură: H, C, N, O, P, Cl, K, Ca, V, Mn, Fe, Br. Sunt antrenate în circuit, în mai mică măsură, şi alte elemente: Na, Mg, Al, Si etc. De fapt, în scoarţa terestră practic nu există atomi ai elementelor chimice străini cu totul de migraţia biogeochimică. Nu fac excepţie de la această regulă nici gazele inerte, pământurile rare (lantanidele), elementele radioactive, la fel şi wolframul şi cobaltul. Astfel, după cum subliniază şi B. Stugren, „...biosfera funcţionează ca o uzină chimică pusă în mişcare de substanţa vie".

a. Circuitul carbonului. Carbonul (C) –  reprezintă un element chimic fundamental (material de construcţie), ale cărui proprietăţi fizico-chimice constituie baza formării tuturor moleculelor organice, a proceselor biochimice şi a formelor vitale, determinând în mare parte întreaga diversitate a substanţelor organice. Conţinutul C din substanţa vie constituie circa 45 % (după biomasa uscată). Carbonul acţionează cu alte elemente chimice prin cedarea şi acceptarea de electroni, având astfel un rol energetic esenţial. Carbonul joacă şi un rol ecologic global deosebit de important: CO 2 formează în atmosferă un „ecran" care opreşte radiaţia infraroşie (termică) emisă de suprafaţă Pământului, generând astfel „efectul de seră", fenomen extrem de periculos pentru întreaga biosferă, inclusiv pentru omenire. În mediul acvatic CO 2 asigură constituirea acidului carbonic care, combinându-se cu Ca, formează carbonatul şi bicarbonatul de calciu. Reversibilitatea acestor procese reprezintă mecanismul fizico-chimic  principal de tamponare a variaţiilor pH-ului. Prin biosferă, C este difuzat cu ajutorul fotosintezei clorofiliene, respiraţiei plantelor şi animalelor. În  procesul fotosintezei CO 2 (captat din atmosferă şi apă) se transformă (împreună cu alte substanţe minerale) în compuşi organici (glucide, proteine şi lipide), care servesc ca hrană pentru animale. Procesele de asimilaţie ale carbonului şi de restituire a mediului abiotic (al atmosfere şi / sau apei) sunt echilibrate, pentru că respiraţia, fermentaţiile şi combustiile restituie fără încetare CO 2. În ultimii ani însă cantitatea acestui gaz, provenită din arderile de combustibil, creşte îngrijorător (anual cu 10%, sau 1 mlrd. t C), astfel accentuând efectul de seră (încălzirea globală). Fotosinteza şi respiraţia sunt două procese biochimice total complementare. Întreaga cantitate de CO 2, asimilată în procesul fotosintezei (ne referim numai la C, oxigenul fiind eliminat în atmosferă), este inclusă în glucide; în procesul de respiraţie toată cantitatea de C, conţinut în substanţele organice sintetizate, se transformă în CO2. Plantele asimilează anual circa 105•10 l5 t C, din care, prin respiraţie, 32•10 15t se întorc în rezervoarele de CO2. Restul de 73•10 15 t asigură respiraţia şi producţia animală, bacteriană şi de fungi. Anual, prin substanţa vie circulă 0,25 - 0,3 % de C, ce se conţine în atmosferă şi oceane sub formă de CO 2 şi H 2CO3. De aici rezultă că întreaga cantitate (fondul) organică activă trece prin circuitul planetar timp de 300 - 400 ani. b. Circuitul azotului. Azotul (N) – ca şi carbonul, este un element chimic biogen foarte important, fiind indispensabil  biosintezei substanţelor proteice. Face parte din compoziţia aminoacizilor, care sunt elemente componente ale substanţelor proteice; intră obligatoriu în structura acizilor nucleici, a alcaloizilor etc. Există 3 surse planetare principale ale acestui element: 1. azotul atmosferic (79 % din volum) 2. humusul (conţine 20 % de N) şi sedimentele de origine organică sau minerală 3. organismele vii. Din multe puncte de vedere, circuitul N prin ecosistem se deosebeşte de cel al C, de exemplu:

a. Majoritatea organismelor vii nu au proprietatea de a fixa N atmosferic;  b. N nu participă nemijlocit la degajarea energiei chimice în procesul de respiraţie; rolul acestui element constând în calitatea lui de „material de construcţie" a proteinelor şi acizilor nucleici; c. Descompunerea biologică a substanţelor organice ce conţin N trece prin mai multe faze, unele dintre care sunt realizate numai de bacterii strict specializate; d. Majoritatea transformărilor biochimice ale substanţelor organice ce conţin N au loc în sol, unde accesibilitatea acestui gaz pentru plante este favorizată de solubilitatea sărurilor anorganice. Conţinutul N în ţesuturile vii principale constituie circa 3% din fondul activ al ecosistemului. Cealaltă parte (majoritatea) a N este dispersată între detritusul şi nitraţii din sol şi ocean; o cantitate mică de N se găseşte sub formă de amoniac, în diferite etape de descompunere a proteinelor. Plantele asimilează 86•10 14 t/an de N, adică circa 1 % din fondul lui activ. De aceea, un ciclu planetar al acestui element cuprinde aproximativ 100 de ani. Fixarea azotului este realizată de unele microorganisme libere sau simbionte, care folosesc energia  provenită din respiraţie pentru utilizarea directă a N şi sinteza proteinelor. Fixatoarele de N  pot fi aerobe (bacteriile din gen. Azotobacter), sau anaerobe (Clostridium). Mortmasa acestora, în rezultatul mineralizării, îmbogăţesc solul cu N; pe această cale în sol se acumulează 15 kg N/ha an. Ciupercile şi câteva specii de alge cianoficee transformă azotul în N nitric şi nitros. În procesul de fixare a N participă şi unele metale („de tranziţie"), de exemplu Fe şi Mo. Nu poate fi ignorat rolul N nici în procesul de nitrificare care constă în reducerea acidului azotic în acid azotos, amoniac (NH3) şi N molecular. Cel mai eficient lucru în sol îl fac bacteriile (Rhisobium phaseoli, R. leguminosarum, Azotobacter  etc), care trăiesc în simbioză cu plantele boboase, în nodozităţile de pe rădăcinile scestora (micoriza). Rezervele anuale acumulate astfel în organele vegetale supraterestre şi subterane (de exemplu, lucerna, trifoiul, fasolea, mazărea, salcâmul) constituie de la 150 până la 400 kg/ha. În mediul acvatic şi palustra, fixarea N este efectuată de unele specii de alge cianoficee, care joacă un rol foarte important, de exemplu, pentru plantaţiile de orez. Din toate aceste surse (în funcţie de mediu şi sortimentul vegetal şi bacterian), N pătrunde către rădăcinile plantelor în formă de nitraţi care, fiind absorbiţi de către rădăcini şi transmişi în frunze, este utilizat la  biosinteza proteinelor. Aceste proteine sunt utilizate ca bază nutritivă a animalelor fitofage, precum şi a  bacteriilor parazite. Cadavrele organismelor reprezintă, împreună cu excrementele (metaboliţii mediului),  baza materială a unui întreg lanţ trofic al organismelor descompunătoare de substanţă organică care transformă N din forma organică în cea minerală. Fiecare grup de bioproducători este specializat în cadrul unui anumit segment al  procesului de nutriţie, lanţul căruia se încheie cu activitatea bacteriilor fixatoare de amoniu, în final formânduse NH3 care ulterior poate să se includă în ciclul de nitrificare: Nitrosomonas îl oxidează în nitrit, iar   Nitrosococcus oxidezează nitriţii în nitraţi. Astfel ciclul poate continua. Pe de altă parte, bacteriile denitrificatoare elimină permanent N în atmosferă, descompunând nitraţii în  N care se volatilizează.  N  poate să părăsească ciclul biogeochimic dacă, ajungând în ocean, se acumulează în sedimentele  profunde. Trebuie însă să menţionăm că, până acest N va ajunge în sedimentele abisale, o parte din acestea va fi captată de organismele componente ale planctonului oceanic, care, ca şi fosforul, va intra în lanţul de nutriţie a animalelor carnivore, terminându-se cu peştii, care, la rândul lor, servesc ca hrană pentru păsări. Această parte de N este depozitată în formă de excremente ale mamiferelor şi păsărilor, numite guano (din l. spaniolă = gunoi, excremente). Pierderile de N ce trece în sedimentele abisale se compensează de către N   provenit din gazele vulcanice. În afară de aceasta, în funcţie de necesitate, în agricultură se întrebuinţează îngrăşăminte azotoase. În anumite condiţii, fertilizanţii, fiind preluaţi de apele de suprafaţă ce se scurg în lacuri, iazuri, râuri, contribuie la eutrofizarea („înflorirea") acestora.

c. Circuitul fosforului. Fosforul (P) – este un macroelement esenţial pentru plante şi animale, fiind omniprezent în materia vie şi în mediul оnconjurător. Acest element chimic biogen indispensabil pentru nutriţia plantelor intră în structura fosfoproteinelor, fosfolipidelor, unor coenzime, aminoacizi (de exemplu, cisteina, cistina etc). În materia vie, P există sub formă de compuşi organici şi anorganici. Datorită ATP şi ADP, fosforul reprezintă un puternic acumulator de energie. În corpul plantelor ajută la sinteza clorofilei, favorizează fructificarea, grăbeşte maturizarea plantelor, asigură rezistenţa la secetă şi ger. În scoarţa terestră, se găseşte în proporţie de 0,08 - 0,12%. Principalele depozite de P în natură sunt apatitul şi guanoul. Din rocile sedimentare şi vulcanice acest element este eliberat prin dezagregare chimică. Fiind spălat de apă de precipitaţie, este transportat prin fluvii şi

râuri în mări şi oceane între 3,5-20 t/an, unde se depune în sedimente pe platforma continentală sau chiar la mare adâncime. Reîntoarcerea fosforului în circuitul biogeochimic se produce doar parţial. În ecosisteme, P rezultat din dezagregarea rocilor este introdus în circuitul materiei vii de către plante. P anorganic dizolvat intră în circuitul  biologic. Din sol plantele îl iau prin absorbţie radiculară sub formă de fosfaţi. În mediul edafic, P se acumulează şi datorită proceselor de descompunere a organismelor moarte, în a căror compoziţie intră. În mediul acvatic, integrarea acestui element în substanţa vie se face de către macrofitele acvatice şi submerse, fitoplancton şi microfitobentos. Prin consumul plantelor, P trece în corpul animalelor. Descompunerea mortmasei, precum şi mineralizarea excrementelor, este efectuată de către unele bacterii specializate; astfel cantităţi apreciabile de fosfaţi devin asimilabile de către plante; este o cale sigură pentru reintrarea parţială a P în circuitul biologic; altă parte a P formează compuşi insolubili. Pe parcursul circuitului biologic al fosforului au loc anumite pierderi (ieşiri din circuit), ele fiind reprezentate de compuşi anorganici şi organici solubili, la care se adaugă pierderile sub formă de detritus care conţin compuşi ai P . Ciclul natural al P poate fi modificat artificial, când apare necesitatea, prin întrebuinţarea îngrăşămintelor  fosfatice, care, fiind preluate ca şi cele azotoase, de apele de suprafaţă, se scurg în râuri şi lacuri, contribuind la eutrofizarea („înflorirea") lor.

d. Circuitul calciului. Calciul (Ca) – este indispensabil pentru creşterea şi dezvoltarea organismelor vii, de exemplu, pentru structurile scheletice: la animalele vertebrate şi la unele nevertebrate (spongieri, foraminifere, celenterate, crustacei, briozoare, moluşte etc). În natură, depozitele de Ca sunt foarte mari (unele ajung la mii de metri grosime), prezentându-se sub formă de ghips, dolomită, cretă, marmură etc. În hidrosferă, există cantităţi considerabile de calciu reprezentând sistemul carbonaţi-bicarbonaţi. Circuitul biogeochimic al acestui important element chimic poartă un caracter global, şi este realizat de marele circuit hidrologic al planetei. Carbonaţii de calciu sunt dizolvaţi de apele de precipitaţii, fiind antrenaţi prin apa de şiroae în râuri, fluvii, lacuri, mări şi oceane. Bineînţeles că procesul este influenţat şi de condiţiile climaterice şi structura vegetaţiei. O mare cantitate de Ca, fiind captată din mediul respectiv, este acumulată de arborii pădurilor prin frunzele căzute (litieră). În rezultatul descompunerii biologice a acestora Ca este spălat din litieră de apa  precipitaţiilor şi deplasat spre adâncime, de unde, din nou parţial, este extras de rădăcinile arborilor şi integrat în substanţa vie. Carbonaţii de Ca din profunzime sunt dizolvaţi şi ajung la suprafaţă prin apa izvoarelor. Atunci când  procesul ce spălare este prea intens, are loc sărăcirea solului în Ca, urmată de acidificarea lui. În stepe, vegetaţia ierboasă determină, prin descompunere, calcificarea solului. Astfel că el, din cauza precipitaţiilor reduse, nu mai este antrenat în adâncime. În hidrosferă, circuitul Ca este determinat de corelaţia dintre carbonaţi şi bicarbonaţi. Organismele acvatice utilizează numai bicarbonaţii (formă solubilă a calciului). Aici solubilitatea carbonaţilor o realizează CO2 dizolvat, fenomen care se produce la mari adâncimi în Oceanul Planetar, unde concentraţia dioxidului de carbon este mult mai înaltă (din lipsa fotosintezei). În zona şelfului continental, unde concentraţia CO 2 este mult mai mică (din cauza fotosintezei intensive), au loc depuneri de sedimente calcaroase. e. Circuitul sulfului. Sulful (S) – reprezintă un component chimic important, uneori limitant, al mediului înconjurător, fiind indispensabil nutriţiei plantelor; intră şi în structura unor aminoacizi (cisteină, cistină) dar şi a altor substanţe organice, în structura proteinelor care circulă prin lanţurile trofice ale ecosistemului. În natură, depozitele de S sunt reprezentate de piatră (sulfura de fier), calcopirită (sulfură dublă de fier şi cupru), ghips (sulfat de calciu), cărbune, petrol, care conţin cantităţi considerabile de S. În atmosfera terestră, S se află în formă de H2S - ca rezultat al erupţiilor vulcanice, al arderilor combustiilor, prin minerit, industria chimică, prin activitatea de descompunere bacteriană a substanţelor organice etc. Circuitul biogeochimic al S se efectuează prin diverse mecanisme hidrologice; la baza acestora stau  procesele fizico-chimice corelate cu mecanismele biologice. De exemplu, H 2S din atmosferă se transformă, prin oxidare în SO2, care în prezenţa lui H2O din atmosferă se transformă în H2SO4. Acest acid este antrenat de  precipitaţii pe suprafaţa solului, unde, în prezenţa cationilor, se transformă în sulfaţi solubili, care sunt absorbiţi de  plante, fiind integraţi în aminoacizi sau alte substanţe organice, apoi, prin lanţurile trofice, ajunge în corpurile animalelor. Mortmasa şi metaboliţii animalelor (dejecţiile, excreţiile) sunt descompuse pe cale bacteriană şi de către

ciupercile microscopice, până la H 2S sau S, care apoi sunt transformaţi în sulfaţi utilizaţi de plante direct sau reiau calea hidrologică menţionată mai sus. Depozitele mari de resturi vegetale, în condiţii de anaerobioză, sunt transformate de bacterii în H2S şi  pirită. Ajuns în atmosferă, H2S începe circuitul obişnuit. Pirita aflată la suprafaţa solului se transformă, prin oxidare, în sulfat de fier şi acid sulfuric. În hidrosferă, H2S este uşor oxidat în prezenţa oxigenului şi transformat în sulfat. La circuitul S în biosferă participă toate organismele vii, deoarece atomii acestui element intră, fără excepţie, în compoziţia lor chimică. Excesul de S din atmosfera terestră, ce condiţionează, în ultima instanţă, formarea acidului sulfuric, declanşează, împreună cu oxizii de C şi N, un fenomen ecologic global foarte periculos, numit  „ploile acide", caracteristice procesului de industrializare mondială.

f. Circuitul oxigenului. Rolul oxigenului liber în dezvoltarea şi funcţionarea biosferei este nu numai universal, dar şi contradictoriu. Apariţia vieţii pe Terra şi evoluţia ei ulterioară ar fi fost imposibilă fără dezvoltarea sistemelor de  protecţie faţă de oxigenul obişnuit molecular (O 2), ozon (O3) şi cel atomar (O). În acelaşi timp, necesităţile energetice ale formelor superioare ale vieţii pot fi satisfăcute numai prin metabolismul de oxidare. De exemplu, în urma oxidării unei molecule-gram de glucoza se degajă 386 kcal, iar la fermentare numai 50. Oxigenul liber asigură viaţa şi tot acest element reprezintă produsul activităţii vitale. Se presupune că, aproximativ (poate chiar tot) oxigenul atmosferei terestre este de origine biologică. O serie de autori consideră că  până la apariţia biosferei atmosfera Terrei era lipsită totalmente de oxigen. Prin apariţia fenomenului de fotosinteză (acum 3,5 mlrd. de ani), realizat de primele organisme (alge verzi-albastre, cianobacterii) în atmosferă au început să se degaje cantităţi importante de O . Odată format, O a оnceput să fie utilizat în oxidarea derivaţilor organici produşi prin fotosinteză. Astfel, acest gaz a intrat în diferite combinaţii chimice, dintre care pentru organismele vii mai importante sunt apa (H2O) şi dioxidul de carbon (CO2). O altă parte importantă din oxigenul apărut în rezultatul fotosintezei s-a transformat în ozon (O 3), care protejează suprafaţa Pământului de pătrunderea razelor cosmice nocive. Oxigenul are proprietatea de a se combina cu o mare parte din elementele chimice din scoarţa terestră. Rezultatul acestor  şi a multor altor procese îl reprezintă interacţiunile evolutive ale învelişului viu, atmosferei, hidrosferei şi litosferei. Rolul dinamic al oxigenului molecular constă în faptul că, în procesul de oxidare biologică el serveşte în calitate de acceptor de electroni, mai exact, de hidrogen. Acest fenomen are loc în procesul de respiraţie aerobă, când O reacţionează cu H, formându-se H 2O. Reacţia chimică a oxidării este inversă celei de fotosinteză. În final, oxigenul din molecula organică trece în molecula de CO 2, iar oxigenul molecular acţionează ca acceptor al atomilor de hidrogen. Oxigenul (molecular) intră automat în reacţie cu substanţele organice şi cu alte substanţe reduse. Prin aceasta se explică influenţa toxică a concentraţilor neobişnuit de înalte de oxigen. L. Pasteur a descoperit intoleranţa totală faţă de oxigen a organismelor anaerobe obligate, care nu suportă O într-o concentraţie mai ridicată de 1% din volumul atmosferei actuale. Relativ recent, în celulele fiinţelor superioare au fost descoperite nişte organe speciale, numite peroxisome, care au ca funcţie protecţia celulei de O 2; se presupune că peroxisomele sunt sisteme de fermenţi foarte vechi în sensul că acestea au apărut atunci când, la începuturile evoluţiei biosferei, exista necesitatea protejării celulelor vii de oxigenul care pentru prima dată, datorită fotosintezei, a apărut în atmosfera terestră.

g. Circuitul apei. Apa este mediul în care a apărut biosfera terestră. Tot în apă viaţa a parcurs o parte însemnată (fără a ieşi pe uscat timp de 3,5-4,0 mlrd. de ani) a evoluţiei ei. Numeroase încrengături de plante şi animale trăiesc şi azi exclusiv în ape, chiar dacă nu în totalitatea taxonilor din care se constituie. Din punct de vedere fiziologic, mediul intern al fiecărei fiinţe este apos; celulele organismelor trăiesc şi ele în acest mediu, ilustrul fiziolog şi medic francez Cl. Bernard (1813 - 1878) a numit acest mediu apos mediu interior (plasma interstiţială), în care se produc majoritatea schimburilor celulare; totalitatea reacţiilor biochimice ale metabolismului au loc exclusiv în plasma celulară, adică tot în mediu apos. Deci, fără apă nu poate exista nici un fel de manifestare a vieţii. Apa este cea mai răspândită, mai omniprezentă substanţă din biosferă. În acelaşi timp, ea este poate cea mai neobişnuită combinaţie anorganică, cel puţin din punct de vedere termic. Ne referim la proprietatea termică

(anomală) atunci când densitatea şi masa maximă constituie nu în faza ei solidă, cum s-ar putea crede, ci în stare lichidă, la temperatura de 4° C. Învelişul de apă în formă lichidă şi solidă care există pe/şi sub pământ poartă denumirea de hidrosferă . Organismele vii ce populează mediul acvatic, numite hidrobionţi, sunt prezente în toată grosimea hidrosferei, până la circa 11 000 m adâncime. Compoziţia chimică a apelor din natură este complexă. Cei mai importanţi compuşi din apele continentale sunt carbonaţii şi bicarbonaţii, care formează combinaţii cu metalele alcaline şi alcalino-feroase, dar şi cu fierul (mai ales în mâluri). Dintre halogeni, în apele continentale cei mai obişnuiţi sunt Cl, Br şi I (în nămoluri). Clorurile îşi au originea în zăcămintele sedimentare; fiind solubile, ele sunt antrenate spre apele marine, unde constituie  principalii anioni (55 % din totalitatea ionilor prezenţi). În apele continentale clorurile reprezintă mai puţin de 0,5 % din totalitatea anionilor. Br şi I se întâlnesc mai frecvent în apele marine şi oceanice. Bioelementele principale prezente în apele naturale sunt sărurile de N şi P, indispensabile pentru  producţia primară a organismelor fotosintetizante. În funcţie de repartizarea căldurii la suprafaţa Pământului, apa se poate afla în trei stări (faze) fizice: lichidă (dihidrol), gazoasă (monohidrol) şi solidă (trihidrol). De fapt, în natură apa este un amestec, în proporţii diferite, de monohidrol, dihidrol şi trihidrol, cu predominanţă de trihidrol la polii planetei şi de dihidrol şi monohidrol spre ecuator. Rezervele globale de apă, aflate în aceste trei stări, constituie circa 1350 mln. km 3. De regulă, aceste rezerve sunt exprimate prin înălţimea medie a coloanei de apă raportată la o unitate de suprafaţă. Oceanele şi mările (apa lichidă sărată) includ 97 % din toată apa planetei, ceea ce corespunde înălţimii coloanei de apă, egală cu 2700 - 2800 m. Cea mai mare parte a acestei ape este situată în emisfera sudică. Celelalte 3%, cuprind apa în stare solidă, situaţi în calotele glaciare şi gheţarii permanenţi, cu înălţimea medie a colonei de apă 50 m. Un alt rezervor de apă (dulce) important îl reprezintă apele freatice (15 m) şi cele de suprafaţă (0,5-1 m). Conţinutul de aburi apoşi din atmosferă constituie în medie 0,03 m; sigur că această cantitate de apă este extrem de mică, însă importanţa ei climaterică este enormă. La nivel planetar, apa (hidrosfera) reprezintă una din geosferele Pământului, care practic este ocupată în totalitate de fiinţele vii. Ea cuprinde circa 71 % din suprafaţa Terrei (egală cu 510 mln. km 2). Există 3 căi planetare de mişcare (circulaţie) a apei: 1. circulaţia globală propriu-zisă. 2. curenţii maritimi. 3. scurgerea râurilor. Circulaţia globală cuprinde: evaporarea apei de pe suprafaţa uscatului şi a Oceanului Planetar şi  precipitaţiile atmosferice. Pentru a evalua balanţa evaporării şi precipitaţiilor este necesar să cunoaştem 3 şiruri de cifre: a) pentru întreaga planetă; b) pentru oceane şi c) pentru uscat. La nivel planetar, evaporarea apei şi  precipitaţiile se nivelează reciproc, ele fiind, de regulă, egale (520 000 km 3/an). De aici şi constanta ciclului hidrologic global prin care s-a calculat că evaporarea constituie 100 cm/an, iar precipitaţiile sunt exprimate aproximativ prin aceeaşi cifră. Cantitatea de precipitaţii căzute deasupra Oceanului Planetar constituie 107-114 cm/an, evaporarea atingând cifrele de 116-124 cm/an. Balanţa este asigurată de curgerea (aportul) râurilor şi fluviilor, care anual constituie în medie 10 cm. Pe suprafaţa uscatului anual cad aproximativ (media) 71 cm, în timp ce evaporarea de pe aceeaşi suprafaţă constituie 42 cm/an. Fluviile aduc în Ocean circa 27 cm/an. Deci balanţa este aproape perfectă. Celelalte 2 căi - curenţii marini şi scurgerile fluviilor - au şi ele, ca şi circulaţia globală, o mare importanţă  pentru biosferă. Curenţii marini transportă apa caldă şi apa rece la mari distanţe, realizând metabolismul energetic  planetar. E bine cunoscut faptul că anume datorită influenţei curenţilor oceanici se produce contrastul dintre litoralul de Est şi cel de Vest al Oceanului Atlantic, de la 50 până la 55° L. N. Fără Golfstrim, doar cu curentul Labrador partea de nord-vest a Europei ar fi avut o cu totul altă climă, mult mai dură. Curenţii oceanici determină în mare măsură structura dinamică spaţială a hidrobiosferei. Cu ajutorul metodelor de teledetecţie (aparatele de zbor, inclusiv navele cosmice), sunt stabilite exact direcţiile de deplasare în spaţiu a peştilor, balenelor, planctonului etc. Curgerea fluviilor şi a râurilor asigură transportarea, la distanţe mari, nu numai a apei dar şi a materiei suspendate şi, desigur, a celei dizolvate în apă. Apa este un factor (agent) provocator de eroziuni deosebit de puternic. Spălarea, transportul şi precipitarea materiei (substanţelor organice şi anorganice, inclusiv a substanţei vii) constituie procese geologice importante, legate nemijlocit de curenţii acvatici. Datorită acestor procese, pe parcursul istoriei geologice, s-au format, de exemplu, solurile şi  pământurile agricole, precum şi sedimentele (depunerile) de mâl.

Analizând particularităţile marelui ciclu (planetar) al apei, vom constata că substanţa vie joacă un rol secundar. În context landşaftic (biogeocenotic) însă, vegetaţia terestră joacă un rol deosebit de important, contribuind esenţial la anumite faze ale circuitului hidrologic. Precipitaţiile ce cad pe suprafaţa uscatului, acoperită cu vegetaţie, parţial sunt captate de suprafaţa foliară, ca apoi să se evaporeze în atmosferă. Apa ce pătrunde la suprafaţa solului sau aderă la scurgerea de suprafaţă, sau este absorbită de sol. În funcţie de proprietăţile fizice şi conţinutul de humus, funcţionează capacitatea câmpului (cantitatea maximă de apă indisolubil legată de particulele de sol). Atunci când conţinutul de apă întrece această capacitate (se mai numeşte şi capacitatea de absorbţie), surplusul se va infiltra mai adânc în sol, spre apele freatice. Infiltraţia precipitaţiilor în apele freatice depinde de starea fizico-chimică a solului, de structura rocii-mamă şi de  particularităţile învelişului vegetal. De obicei, atunci când cantitatea de precipitaţii atmosferice este mai mare decât capacitatea câmpului, se  produce fenomenul numit scurgerea de suprafaţă, viteza căreia depinde de starea solului, de unghiul pantei, de durata precipitaţiilor şi de structura învelişului vegetal, înveliş care poate proteja de eroziune stratul fertil al solului. Apa care se acumulează în sol parţial se evaporă, iar restul este absorbită de rădăcinile plantelor şi transferată în frunze de pe care apoi se evaporă în atmosferă. În funcţie de starea fizico-chimică a stratului edafic, densitatea învelişului vegetal şi diversitatea specifică a acestuia, raportul dintre cantitatea de apă transpirată (de învelişul foliar) şi cantitatea de apă evaporată de pe suprafaţa solului poate varia considerabil. Transpiraţia (eliminarea apei) joacă un rol deosebit în viaţa plantelor. Intensitatea acestui proces fiziologic complex depinde de mai mulţi factori mezologici: de temperatura şi umiditatea atmosferei şi a solului, de puterea vântului, de anumiţi factori biotici (structuri biocenotică, specia dată, starea ei fiziologică) etc. Bunăoară, când umiditatea atmosferică este mare transpiraţia este mai mică, iar plantele absorb umezeala din aer. S-a estimat că întreg оnvelişul verde al Terrei transpiră (restituie atmosferei) circa 30 000 la apă/an, ceea ce constituie 27-30% din volumul de precipitaţii ce cad pe suprafaţa uscatului.

IV Antropogeneza reprezintă un proces biosferic, poate cosmic, ce se desfăşoară continuu deja timp de  peste 2 mln. de ani, de când a apărut genul Homo. Evoluţia biologică, succedându-se prin linia ascendentă Homo habilis - H. erectus - H. Sapiens şi evoluţia psiho-socială (psiho-culturală), s-a încununat cu trecerea biosferei într-o nouă fază, când acest proces biosferic este dirijat sau depinde în mare măsură de raţiunea umană. Aceăstă fază (stare) din evoluţia biosferei a fost numită noogeneză (din gr. noos = raţiune, minte, şi genesis = naştere, geneză), ceea ce înseamnă că biosfera treptat se transformă în noosferă, care reprezintă veriga finală din evoluţia vieţii.  Noţiunea de noosferă (din gr. noos = raţiune, minte şi sferă), adică sfera raţiunii, a fost introdusă în 1927 de matematicianul, filozoful şi teologul francez E. Le Roy în prelegerile sale ţinute la Colegiul Francez din Paris şi publicate în lucrarea „L'exigence idealistet et la fait d'evolution" („Exigenţa idealistă şi fapta evoluţiei", Paris, 1927). Autorul tratează această noţiune ca o stare recentă, pe care o retrăieşte geologic biosfera, subliniind că el a elaborat concepţia dată împreună cu un alt mare savant francez - geologul, paleontologul, antropologul şi teologul P. Teilhard de Chardin (1881 - 1955), căruia de fapt îi aparţine întreaga doctrină (filozofie), argumentată logic, despre fenomenul noosferei. Teilhard de Chardin a descoperit în evoluţie Noogeneza, pe care a considerat-o ca un fenomem cosmic, cu semnificaţie majoră, poate unică. Nu ne putem imagina cosmogeneza fără a ajunge la viaţă şi viaţa fără a ajunge la Spirit, deci nu ne putem imagina „săgeata evoluţiei” fără a ajunge la noogeneză. P. Teilhard de Chardin se întreba: „...cum să ne imaginăm o Cosmogeneză extinsă la Spirit, fără să te afli, în acelaşi timp, în faza unei   Noogeneze?” După autor, noogeneza începe din momentul în care a apărut reflecţia, gândirea. Deoarece „gândirea nu poate fi asemuită decât cu naşterea Vieţii”. Deci, evoluţia biologică, inclusiv cea a omului, nu se poate opri. Misiunea de-a dreptul sacră a omului este de a conduce (canaliza) mai departe noogeneză, deoarece „noi ţinem evoluţia în mâinile noastre: suntem responsabili de trecut în faţa viitorului ei". Teilhard de Chardin ajunge la concluzia că prin om evoluţia a cucerit noi dimensiuni. Urmează ascensiunea şi expansiunea de conştiinţă. Evul mediu şi chiar Renaşterea au tratat omul ca centru al Universului. Iată că Pierre Teilhard de Chardin descoperă o dimensiune a omului, cu mult mai reală: „Omul, săgeata ascensională a marii sinteze biologice". Omul constituind, pentru el însuşi, „ultimul născut", cel mai complicat şi cel mai nuanţat dintre rosturile succesive ale Vieţii. Ar fi absurd ca lumea, după ce a ajuns la om, să se oprească. Trebuie să existe o deschidere către înainte. „Viaţa trebuie să urce mai sus". Probabil către „supraviaţă”.

Punând problema sacră a finalităţii evoluţiei, Teilhard de Chardin crede că „Evoluţia trebuie să culmineze într-o conştiinţă supremă. Dar această Conştiinţă, tocmai pentru a fi supremă, nu trebuie să poarte în sine maxima  perfecţiune a conştiinţei noastre, proiecţia iluminatorie a fiinţei asupra ei însăşi. A prelungi spre o stare difuză curba Umanizării constituie o eroare evidentă! Numai în direcţia unei Hyper-reflecţii, adică în direcţia unei Hyper personalizări putem extrapola Gândirea. Altfel, cum ar putea ea să înmagazineze cuceririle noastre care se fac toate în Reflexiv" (citat după Gh. Mustaţă şi M. Mustaţă, 2002). Ţinta către care tinde Viaţa în Evoluţie este un anumit Punct, aşa-numitul Punct Omega, în care se adună, „în deplinitatea şi integritatea sa, constituţia de conştiinţă degajată încetul cu încetul de Noosferă pe Pământ". Nu putem să nu fim de acord cu soţii Mustaţă, care nu consideră că prin Evoluţia Vieţii se ajunge la apariţia lui Dumnezeu, ci că „prin evoluţie spiritul creat tinde către Spiritul Necreat, către Dumnezeu”. Pentru a împăca spiritele în sens de discuţii, pentru a invita la gândire şi la pace, Teilhard de Chardin consemnează: „În aparenţă, Pământul Modern este născut dintr-o mişcare antireligioasă. Omul ajungându-se sieşi. Raţiunea substituindu-se Credinţei. Generaţia noastră şi încă două generaţii înainte n-au auzit vorbindu-se decât de conflictul între Credinţă şi Ştiinţă. În aşa fel încât, la un moment dat, se părea că cea din urmă trebuia să înlocuiască, fără drept de apel, pe cea dintâi. Or, pe măsură ce tensiunea se prelungeşte, devine mai vizibil că,  până a urmă conflictul se va rezolva sub o formă absolut diferită de echilibru, nu prin eliminare au prin dualitate, ci prin sinteză. După aproape două secole de lupte pătimaşe, nici Ştiinţa, nici Credinţa, nu au reuşit să se diminueze una pe alta, dimpotrivă, devine evident că una fără alta nu se vor putea dezvolta normal, şi aceasta din simplul motiv că aceeaşi viaţă le animă pe amândouă. Nici în elanul, nici în construcţiile ei, Ştiinţa nu poate ajunge până la capătul ei însăşi, fără să se coloreze de Mistică şi să se încarce de Credinţă". Încercări de a micşora hiatusul dintre religie şi ştiinţă o fac şi alţi savanţi şi teologi. O atenţie deosebită în acest sens merită cartea lui Alexandros Kalomiros „Sfinţii Părinţi despre originile şi destinele Omului şi Cosmosului”, în care autorul insistă asupra ideii că Dumnezeu a creat Lumea în timp, pornind de la simplu la complex, de la inferior la superior, astfel având loc o adevărată evoluţie a Creaţiei divine: „..Dumnezeu a declanşat o evoluţie în timp... El n-a creat lumea în chip instantaneu, ci în şase ere consecutive, desfăşurând-o astfel succesiv, creaturile cele mai desăvârşite fiind create în ultima zi". Al. Kalomiros consideră creatura umană - pe Isus Hristos - ca fiind cea mai desăvârşită dintre toate vieţuitoarele. Al. Kalomiros încearcă să probeze că lumea şi omul au fost făcute de Dumnezeu. Însă Dumnezeu a creat lumea în aşa fel încât să evolueze şi să se poată desăvârşi. Crearea omului este o creaţie cu totul şi cu totul aparte... O contribuţie deosebită la dezvoltarea concepţiei despre Noosferă a avut-o în primul rând ilustrul naturalist enciclopedist rus (poate ultimul naturalist de talie mondială din sec. XX) Vladimir Ivanovici Vernadskii (1863 1945), fondatorul doctrinei moderne despre biosferă, notstă în ultima sa lucrare ştiinţifico-filozofică. Acest articol este intitulat cât se poate de modest: „Nescoliko slov o noosfere" („Câteva cuvinte despre noosferă"). Referindu-se la rădăcinile ideii despre noosferă, Vernadskii constata că ele pornesc cam prin sec. XVII. De exemplu, Vernadskii arată că Buffon (1707 - 1873), în geniala sa lucrare „Istoria Naturală” (1748), vorbea despre „Împărăţia Omului”, în care el trăieşte şi activează, menţionând, totodată, importanţa lui geologică. Buffon a fost primul savant şi scriitor (poet), a scris cele mai radicale pagini întru susţinerea şi afirmarea ideii de progres uman, făcând apologia omului ca „stăpân al Universului”, şi ca „strălucit centru al lui”, ca fiinţă raţională şi activă care modifică natura impunându-i legi umane. Ca geolog şi geochimist, savantul rus V. I. Veraadskii, i-a imprimat teoriei despre noosferă (dânsul s-a inspirat din concepţia lui Le Roy şi Teilhard de Chardin) un suflu biogeochimic, subliniind că „...în faţa ochilor  noştri omul devine o imensă forţă geologică, tot mai puternică... În sec. XX omul a cunoscut şi a cuprins pentru  prima dată întreaga biosferă" (aici Vernadskii a anticipat cu mult nu numai ideea despre forţa creatoare, dar şi distructivă a omului, care se manifestă în zilele noastre). Totuşi V. I. Vernadskii scrie cu mare entuziasm şi optimism despre noosferă: „Acum noi trecem printr-o nouă schimbare geologică evolutivă. Păşim în noosferă... Este important că idealurile noastre democratice păşesc în unison cu procesul geologic spontan, cu legile naturii, ele răspunzând noosferei. De aceea putem privi cu încredere în viitor. El este deja în prezent. Şi nu-1 vom scăpa din mâini". Evident că acest optimism al lui Vernadskii (alimentat parţial şi de victoria „raţiunii" asupra fascismului de la sfârşitul celui de-al doilea război mondial) esa realist, este un optimism la care nu putem să nu aderăm. Dar suntem îndreptăţiţi să (ne) punem şi întrebarea perfect logică (cel puţin): cum va evolua în continuare Homo sapiens sapiens? Se află această specie în veriga finală a evoluţiei spiţei hominienilor sau este doar un stadiu evolutiv, o fază ce va conduce spre alte fiinţe raţionale, mai desăvârşite (cel puţin) din punct de vedere biologic şi psiho-cultural? Să aibă dreptate Gh. Mustaţă şi M. Mustaţă care se întreabă: ce urmează stagnare sau evoluţie? Desigur că este necesar să punem în discuţie sensul evolutiv pe care îl are de urmat specia umană de acum înainte. Această problemă începe să-i frământe din ce în ce mai mult nu numai pe specialişti, ci şi pe toţi interesaţii de cunoaşterea viitorului omenirii.

După cum menţionează şi autorii citaţi, aşa-numiţii „pesimişti" consideră că H. sapiens se află în pericol de degradare din cauza progresului, civilizaţiei şi a medicinii. Ei consideră că prin încetarea acţiunii selecţiei naturale s-ar ajunge la acumularea de gene „rele" care ar produce tot mai frecvente fenomene patologice. Străduindu-ne să fim obiectivi, vom menţiona că în favoarea pesimiştilor există multiple argumente, care ar  alimenta cu prisosinţă cele mai fantasmagorice scenarii negativiste. Însă, nu trebuie să ignorăm axioma, conform căreia: evoluţia lumii organice, din care face indubitabil şi omul, întreaga omenire, este un proces continuu ascendent şi ireversibil. O impun chiar mecanismele evoluţiei. De aici urmează că evoluţia omului ca specie  biologică dar şi psiho-socio-culturală va continua, atingând noi culmi de perfecţiune iar perfecţiunea nu are limite cât timp va continua însăşi evoluţia Universului, începută odată cu producerea "Marii Explozii a Punctulului Singular”. Optimismul lui Vernadskii, dar şi al multora dintre noi, coincide cu acelaşi optimism a lui Teilhard de Chardin care vedea viitorul evoluţiei în contopirea oamenilor, în consolidarea lor intelectuală şi spirituală. Această stare a lumii el a numit-o Punctul Omega - starea şi timpul victoriei Raţiunii, a Raţiunii Cosmice, a Supraraţiunii, care se va contopi poate cu însăşi noţiunea de Dumnezeu. Dar, nu toţi oamenii de ştiinţă sunt optimişti. Bunăoară, cunoscutul astrofizician russ (sovietic) V. Şklovskii consideră că până în prezent în Univers au mai existat civilizaţii, dar numai până la un timp. De fiecare dată dispăreau tocmai datorită Raţiunii; asigurând omului o mare putere a Raţiunii, la un moment dat civilizaţia respectivă dispărea, fiindcă nu putea face faţă dificultăţilor care apăreau, dificultăţi generale, de fapt, tot de om. Dar, ca orice manifestare a capacităţii de adaptare, Raţiunea îi servea benefic pe purtătorii ei. ...Însă, negreşit, raţiunea îşi serveşte benefic purtătorii numai până la un timp... Este o argumentare cu destule elemente de credibilitate, de aceea nu avem nici un motiv s-o ignorăm. Înclinăm să aderăm la filozofia optimistă a lui Teilhard de ChardinVernadskii, sperând sincer că raţiunea va scoate omenirea dintr-un eventual impas. Credem în posibilitatea coevoluţiei benefice a Omului cu Natura. Au dreptate Gh. Mustaţa şi M. Mustaţă, care, fără a fi pesimişti sau optimişti speculativi, ne cheamă să înţelegem că jocul reciproc, combinat, al selecţiei şi al adaptării, al persistenţei şi al modificării, desfăşurarea reacţiilor dintre genotip şi mediul ambiant împing specia umană înainte, spre noi etape ale evoluţiei socio-umane. Dar să revenim la concepţia Noosferei. Majoritatea ne punem aceeaşi întrebare: oare într-adevăr biosfera a făcut şi continuă să facă paşi siguri pe calea unde în relaţiile omului cu Natura domină Raţiunea? Căutând răspunsul obiectiv (sau cel puţin plauzibil!), vom nota că n-ar trebui să fim dominaţi nici de spaima „armaghedonului ecologic" (iminenţa cataclismului global ecologic), dar nici de optimismului nesăbuit. Tot ce se produce în jurul nostru numai din vina noastră - explozia demografică, poluarea catastrofală a atmosferei, apelor, solului, pierderea capacităţii de tampon a biosferei, reducerea biodiversităţii, epuizarea resurselor naturale, etc. - dovedeşte că teoria despre noosferă formulată atât de elegant, logic şi optimist de către fondatorii ei (Le Roy, Teilhard de Chardin şi Vernadskii) rămâne încă o teorie de perspectivă, un fel de vis frumos. Astăzi mai degrabă putem vorbi despre tehnosferă, în cel mai bun caz despre antroposferă, şi nicidecum despre o epocă a noosferei, cu atât mai mult a logosferei. Căci noosferă, ca etapă logică a evoluţiei biosferei, face abia primii paşi, foarte nesiguri. Să sperăm totuşi că aceşti paşi sunt într-adevăr raţionali, bine gândiţi, deci siguri spre o viitoare maturitate... În acest sens dispunem de suficiente argumente obiective ca să fim optimişti. Şansele sunt alimentate inclusiv de revoluţiile tehnico-stiinţifice, rolul cărora le sesizăm deja de la începutul anilor '50 ai secolului trecut, datorită excepţionalelor descoperiri în domeniile ştiinţelor fundamentale: în fizică (energia atomică, termonucleară etc), chimie (reacţiile chimice în lanţ, marea industrie a maselor plastice, îngrăşămintele minerale,   pesticidele, farmaceutica etc), în matematică (computerizarea, informatizarea, implementarea metodologiilor  matematice în toate ştiinţele reale şi chiar umanistice etc), biologie (descoperirea structurii ADN-ului şi ARNului, biotehnologiile, ingineria genică etc. şi transgenică, ingineria mediului), medicină (combaterea maladiilor  epidemice, primii paşi, cu mari speranţe, în prevenirea şi combaterea cancerului, HIV-SIDA, bolilor cardiovasculare, alergice, ereditare, interferonul, sinteza multor medicamente de maximă eficacitate etc). Evident că pe baza acestor descoperiri ştiinţifice se vor dezvolta noi tehnologii, noi industrii performante, dar şi noi mentalităţi, demne de calitatea noastră de Om. Alt pas important şi decisiv în direcţia consolidării noosferei l-a constituit prima revoluţie în mentalitatea omenirii de la sfârşitul sec. XX - începutul Mileniului III, care deja se produce. Ne referim, în primul rând, la concepţia (noua filozofie globală) dezvoltării durabile, consfinţită în documentele Conferinţei ONU cu genericul „Mediu şi Dezvoltare”, de la Rio de Janeiro, Brazilia (4-11 iunie 1992), conferinţă care la sigur va rămâne în istoria omenirii. Ce înseamnă, de fapt, „Dezvoltarea durabilă” (sinonime: „dezvoltare susţinută”, „dezvoltare sustenabilă”, „ecodezvoltare” etc.)? Dezvoltarea durabilă reprezintă, în ultimă instanţă capacitatea societăţii umane de a-şi satisface cerinţele curente (ale generaţiei prezente), fără a compromite şansele de dezvoltare (la fel de reale, de durabile) şi ale generaţiilor viitoare. Astfel se fundamentează conceptele privind dezvoltarea care poate conduce la

 prosperitate, dacă: 1) se regenerează resursele naturale; 2) se protejează mediul; 3) se respectă normele, morale (ale ecoeticii). Paradigma dezvoltării durabile, problemă esenţială pentru întreaga omenire, se bazează pe extinderea continuă a opţiunilor individuale, principale fiind cele pentru o viaţă sănătoasă şi lungă, educaţie corespunzătoare şi un standard de trai decent. Pe lângă aceasta, societatea trebuie să ofere oportunităţi de participare şi afirmare în viaţa politică şi de realizare a drepturilor omului, a libertăţilor individuale. Conceptul dezvoltării durabile prevede asigurarea unui echilibru dinamic dintre componentele Capitalului Natural (CN) care reprezintă sistemele ecologice naturale şi seminaturale, pe de o parte, şi Capitalul Sistemelor Socio-Economice (CSSE), reprezentat de aşezările umane, capitalul social, componentele subsistemului economic, pe de altă para Evident că CN constituie temelia CSSE. Această axiomă integrează dimensiunea umană a mediului şi se concentrează asupra relaţiilor dintre componentele CN şi CSSE. Documentul de bază ale Conferinţei de la Rio de Janeiro - „Planul de acţiuni la nivel mondial pentru mileniul III", cunoscut sub denumirea „Agenda 21”, cuprinde obligaţiile politice şi morale ale statelor în domeniul dezvoltării, al colaborării economice pe termen lung. Acest document dezvoltă ideile lansate în 1972, apoi în 1987 de către Comisia Mondială a ONU pentru Mediu şi Dezvoltare în Raportul „Viitorul nostru comun” („Our  common future”), cunoscut şi sub denumirea „Raportul Brundtland”. Adoptarea şi promovarea principiilor „Agendei 21” este o datorie a tuturor statelor-membre ale ONU, majoritatea cărora au elaborat şi deja implementează strategiile naţionale respective (în 2000 Republica Moldova a elaborat „Strategia Naţională pentru Dezvoltarea Durabilă: Moldova XXI”, aprobată prin decret prezidenţial şi hotărâre de Guvern). Aceste strategii reprezintă documente oficiale complexe, o abordare care se identifică, se măsoară şi se descrie în parametrii de dezvoltare a sistemelor socio-economice, ţinându-se cont de potenţialul CN şi de protecţia mediului înconjurător. Pentru statele cu economie în tranziţie, strategia dezvoltării durabile reprezintă opţiunea fundamentală care le oferă o şansă unică, dar reală pentru rezolvarea diferitelor probleme economice şi, de asemenea, în asigurarea funcţionării reale, durabile a Noosferei.