Лекция №5. Биосфера и ее устойчивость Эволюция биосферы
Цель: дать понятию биосферы и определение биосферы Ключевые слова: биосфера, живое вещество, биокосное вещество, ноосфера. План: 1. Определение биосферы. 2. Живое вещество биосферы, его особенности и функции 3. Законы Коммонера. 4. Эволюция биосферы. 5. Ноосфера.
1. Понятие и определение биосферы. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Понятие ноосферы. Биосферой В.И.Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов. Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Биосферой называют ту часть оболочки Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов. В 20-х годах ХХ века В.И.Вернадский разработал концепцию о биосфере как о глобальной единой системе Земли, где весь основной ход геохимических и энергетических превращений определяется жизнью. Ранее большинство процессов, меняющих лик нашей планеты, рассматривались как чисто физические, химические или физико-химические явления (размыв, растворение, осаждение, гидролиз и т.д.). Вернадский создал учение о геологической роли живых организмов, показав, что деятельность живых существ является главным фактором преобразования земной коры. Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть представлена: I) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п. Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы. В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа: — стремление к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни; — обеспечение выживания организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию. Эти закономерности проявляются, прежде всего, в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера. Атмосфера – газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси газов, водяных паров и пыли. Состав: азот – 78%, кислород – 21%, аргон – 1%, углекислый газ – 0,03%. Атмосферу делят на тропосферу (8-17 км), стратосферу (до 50-55 км), мезосферу (до 80 км), термосферу или ионосферу (до 1000 км), экзосферу. На высоте 10-25 км располагается основная масса озона, максимальная концентрация – на высоте 22-24 км. Жизнью заполнена тропосфера. Гидросфера – совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных. Вся гидросфера заполнена жизнью – даже на глубине 11 000 м (Марианская впадина). Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли. Живые организмы проникает до ничтожной глубины, основная масса сосредоточена в верхнем слое почвы до нескольких десятков сантиметров, редко до нескольких метров – корни растений. По трещинам, колодцам, скважинам жизнь может проникать до 2-3 км. 2. Живое вещество – вся совокупность живых организмов Косное вещество - все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Биокосное вещество – создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других (океанические воды, и т. п.; важнейшее значение как биокосное вещество имеет почва). Биогенное вещество—геологические породы, созданные деятельностью живого вещества (известняки, каменный уголь, нефть и т. п.). В.И. Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер. Концепция живого вещества Вернадский подчеркивал, что живое вещество – самая активная форма материи во вселенной. Жизнь – это химическое производное земной коры. В организмах обнаружены почти все элементы таблицы Менделеева. Средний элементарный состав живого вещества отличается от состава земной коры высоким содержанием углерода. В. И. Вернадский выделяет пять биогеохимических функций живого вещества: — первая функция — газовая — основные газы атмосферы Земли, азот и кислород, биогенного происхождения, как и все подземные газы — продукт разложения отмершей органики; — вторая функция — концентрационная — организмы накапливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первом месте стоит углерод, среди металлов — первый кальций, концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, йода — водоросли (ламинария), фосфора — скелеты позвоночных животных; — третья функция — окислительно-восстановительная — организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Mn, Fe) и неметаллов (S) с переменной валентностью; — четвертая функция — биохимическая — размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого вещества; — пятая функция — биогеохимическая деятельность человека — охватывает все разрастающееся количество веществ земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др., для хозяйственных и бытовых нужд человека. Следует отметить, лишь один-единственный на Земле процесс, который не тратит, а, наоборот, связывает солнечную энергию и даже накапливает ее — это создание органического вещества в результате фотосинтеза. В связывании и запасании солнечной энергии и заключается основная планетарная функция живого вещества на Земле. Закон целостности биосферы Биогенный ток между компонентами биосферы связывает их в единую материальную систему, в которой изменение одного звена влечет за собой сопряженное изменение всех остальных, таким образом, целостность биосферы обусловлена обменом вещества и энергии между ее составными частями. Закон биогенной миграции атомов (В.И. Вернадского) имеет важное теоретическое и практическое значение. «Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или она протекает в среде, геохимические особенности которой (кислород, углекислый газ, водород и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферы, так и тем, которое существовало на Земле в течение всей геологической истории». 3. Б. Коммонер выдвинул ряд предложений, которые сегодня называют «законами» экологии: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничего на дается даром. Первый закон отражает существование сложнейшей сети взаимодействий в экосфере. Он предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям. Второй закон вытекает из фундаментального закона сохранения материи. Он позволяет по-новому рассматривать проблему отходов материального производства. Огромное количество веществ извлечено из Земли, преобразовано в новые соединения и рассеяно в окружающей среде без учета того факта, что «все должно куда-то деваться». И, как результат, - большие количества веществ зачастую накапливаются там, где в природе их не должно быть. Третий закон исходит из того, что «структуры организмов нынешних живых существ или организмов современной природной экосистемы – наилучшие в том смысле, что они были тщательно отобраны из неудачных вариантов и что любой новый вариант, скорее всего, будет хуже существующего ныне». Этот закон призывает к тщательному изучению естественных био- и экосистем, сознательному отношению к преобразующей деятельности. Без точного знания последствий преобразования природы недопустимы никакие ее «улучшения». Четвертый закон, по мнению Коммонера, объединяет предшествующие 3 закона, потому что биосфера, как глобальная экосистема, представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеком, должно быть возмещено. Эволюция биосферы. В сжатом виде идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом: 1. Вначале сформировалась литосфера — предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше — биосфера. 2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох. 3. Живые организмы — главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В. И. Вернадский, 1934). 4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени. 5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества. Венцом творчества В. И. Вернадского стало учение о ноосфере, т. е. сфере разума. В целом учение о биосфере В. И. Вернадского заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы. 5. Ноосфера(«мыслящая оболочка», сфера разума) — высшая стадия развития биосферы. Это «сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития» (закон ноосферы Вернадского). Признаки ноосферы: 1. Возрастающее количество механически извлекаемого материала литосферы (более 100 млн тонн в год) 2. Массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, химическое равновесие смещается в сторону углекислого газа. 3. До появления человека биосфера накапливала энергию, в ноосфере происходит рассеивание энергии. 4. Создаются вещества, которые раньше отсутствовали. 5. Появились новые трансурановые химические элементы. 6. С возникновением космонавтики ноосфера выходит за пределы биосферы.
Вопросы для самоконтроля: 1. Что такое биосфера? 2. Вещества биосферы. 3. Функции живого вещества.
Список использованной литературы: 1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология.: Учебник. – М.: ЮНИТИ,2009.- 556 с. 2. Бигалиев А.Б. Общая экология/Издание второе, переработанное и дополненное.-Алматы: Издательство «NURPRESS», 2011. 3. Денисова В.В. Экология. Учебное пособие.-М., 2004. 4. Абубакирова К.Д., Кожагулов С.О. Экология и устойчивое развитие. Алматы, 2001.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1037)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |