Назва роботи: Біосфера - глобальна екосистема
Предметна область: Екологія та охорона навколишнього середовища
Опис: Лекція 5 Тема: Біосфера глобальна екосистема. План 1. Загальні закономірності організації біосфери. Структура і межі. 2. Закон В.І. Вернадського про біогенної міграції атомів в біосфері. 3. Основні функції живої речовини. 4. Місце людини в біосфері. Концепція і кри.
Розмір файлу: 72.5 KB
Роботу скачали: 95 чол.
Тема: Біосфера # 150; глобальна екосистема.
1. Загальні закономірності організації біосфери. Структура і межі.
2. Закон В.І. Вернадського про біогенної міграції атомів в біосфері.
3. Основні функції живої речовини.
4. Місце людини в біосфері. Концепція і критерії ноосфери.
Вперше поняття «біосфера» введено в біологію французьким натуралістом
Ж.-Б. Ламарком в Парижі на початку XIX століття, а потім в геологію австрійським вченим Едуардом Зюссом в 1875 році. Зюсс використовував термін «біосфера» для позначення оболонки Землі, що населяє живими організмами. Заслуга в розробці стрункого, цілісного вчення про біосферу як «області життя» належить академіку В. І. Вернадському. який в 20-х роках минулого століття розробив уявлення про біосферу як глобальної єдиної системи Землі, де весь основний хід геохімічних та енергетичних перетворень визначається життям.
Біосферою Вернадський назвав ту область нашої планети, в якій сущестувет або коли-небудь існувало життя і яка постійно піддається чи піддавалася впливу живих організмів.
В даний час біосферою називають оболонку Землі, склад, структура і енергетика якої визначаються сукупною діяльністю живих організмів. Це та область нашої планети, в якій існує або коли-небудь існувало життя і яка постійно піддається чи піддавалася впливу живих організмів.
Участь кожного окремого організму в геологічній історії Землі мізерно мало. Однак живих істот на Землі нескінченно багато, вони мають високий потенціал розмноження, активно взаємодіють із середовищем проживання і, в кінцевому рахунку, у своєї сукупності особливий, глобальних масштабів фактор, що перетворює верхні оболонки Землі.
Для позначення сукупності всього живого на Землі разом з його безпосереднім оточенням і ресурсами введемо термін "сучасна біосфера" або "Екосфера". Екосфера безперервної оболонкою одягає земну кулю, а її протяжність по вертикалі змінюється від часток метра - в областях надзвичайно мізерною життя (арктичні і антарктичні пустелі) - до тисяч метрів. Біосфера, будучи глобальної екосистеми (Екосфера), як і будь-яка екосистема, складається з абіотичним і біотичної частини.
Абиотическая частина представлена: 1) грунтом і стелить її породами до глибини, де в них ще є живі організми, що вступають в обмін з речовиною цих порід і фізичним середовищем порового простору; 2) атмосферним повітрям до висот, на яких можливі ще прояви життя, 3) водним середовищем океанів, річок, озер і т. П.
Біотична частина складається з живих організмів всіх таксонів, здійснюють найважливішу функцію біосфери, без якої не може існувати саме життя: або біогенний ток атомів. Живі організми здійснюють цей струм атомів завдяки своєму диханню, харчування і розмноження, забезпечуючи обмін речовиною між усіма частинами біосфери.
Отже, сучасна біосфера являє собою складну систему, що складається з багатьох компонентів, які включають всю живу і неживу (місце існування) природу. Вона охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, взаємопов'язані биогеохимическими циклами міграції речовин і енергії. Нижня межа біосфери опускається в середньому на 2 # 151; 3 км на суші (обмеження # 150; температура гірських порід т підземних вод) і на 1 # 151; 2 км нижче дна океану, верхня # 150; до висоти озонового екрану (20 # 151; 25 км, де відбувається наростання з висотою ультрафіолетової радіації). У межах біосфери всюди зустрічається або саме жива речовина, або сліди його діяльності: гази атмосфери; природна вода; запаси нафти, вугілля, вапняку; глини; сланці; граніти і ін.
Живі організми можуть існувати в широкому діапазоні хімічних умов середовища. Перші живі істоти Землі жили в безкисневому атмосфері. Анаеробний обмін властивий і багатьом сучасним організмам, в тому числі багатоклітинних.
Вернадський, розглядаючи біосферу як область життя, що включає поряд з організмами і середовище їх проживання, виділив в Біосфері 7 різних, але геологічно взаємопов'язаних типів речовин:
- жива речовина # 150; вся сукупність живих організмів,
Жива речовина в основному складається з елементів, які є водними і повітряними мігрантами, тобто утворюють газоподібні і розчинні сполуки. Заслуговує на увагу та обставина, що 99,9% маси живих організмів припадає на ті 14 елементів, які переважають і в земній корі, становлячи в ній 96,9%, хоча і в інших співвідношеннях. Таким чином, життя - це хімічне похідне літосфери. В організмах виявлені майже всі елементи таблиці Д.І. Менделєєва, тобто вони характеризуються тією ж хімією, що і нежива природа.
Все живе речовина по своїй масі займає незначну частку в порівнянні з будь-якою з верхніх оболонок земної кулі. За сучасними імовірнісним оцінками загальна кількість маси живої речовини в сучасну епоху становить близько 2420 млрд. Т. (Це одна десятимільйонна частина маси літосфери). Однак в якісному відношенні жива речовина являє собою найбільш високоорганізованої частина матерії Землі і найбільш активну форму матерії. Воно виробляє гігантську геохімічну роботу в біосфері, повністю змінивши верхні оболонки Землі за час свого існування.
2. біогенна речовина (горючі копалини, кам'яне вугілля, бітум, вапняки і т. Д. Т. Е. Речовина, що створюється і що переробляє живими організмами);
3. відсталу речовину (утворюється процесами, в яких живі організми не беруть участь, напр. Вивержені гірські породи),
5. радіоактивну речовину.
6. розсіяні атоми
7. речовина космічного походження (метеорити, космічний пил).
Жива речовина розподілено в біосфері вкрай нерівномірно. Вона слабо розвинена в пустелях, тундрі, глибинах океану. Максимум його доводиться на приповерхневі ділянки суші і гідросфери, на кордонах розділу основних середовищ, де в масі розвиваються зелені рослини і живуть за їх рахунок гетеротрофні організми. Більше 90% всього живого речовини біосфери, утвореного головним чином вуглецем, киснем, азотом і воднем, доводиться на наземну рослинність (97 # 151; 98% біомаси суші). Загальна маса живої речовини в біосфері оцінюється в 1,8 # 151; 2,5 10 18 г (в перерахунку на суху речовину) і становить лише незначну частину маси біосфери (3-10 24 г). Проте Вернадський, спираючись на численні дані, вважав живу речовину найбільш потужним геохімічним і енергетичним фактором, провідною силою планетарного розвитку. Місця найбільшої концентрації організмів в біосфері В.І. Вернадський назвав «плівками життя». Такмі чином, В.І. Вернадський підкреслював, що жива речовина # 150; найактивніша форма матерії у Всесвіті.
2.Закон В.І. Вернадського про біогенної міграції атомів в біосфері.
В основу вчення Вернадського про біосферу належить уявлення про планетарну геохімічної ролі живої речовини. біосфера # 150; продукт тривалого перетворення речовин і енергії в ході геологічного розвитку Землі. «Життя захоплює значну частину атомів, складових матерію земної поверхні, # 151; писав Вернадський. # 151; Під її впливом ці атоми знаходяться в безперервному інтенсивному русі. З них весь час створюються мільйони найрізноманітніших сполук. І цей процес триває без перерви десятки мільйонів років, від найдавніших археозойской ер до нашого часу. На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої, а тому й більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому ». За Вернадським, жива речовина # 151; его сукупність існуючих (або існували в певний відрізок часу) живих організмів, які належать до потужних геологічних фактором. На відміну від живих істот досліджуваних біологією на всіх рівнях їх організації, жива речовина як біогеохімічний фактор в розумінні Вернадського характеризується елементарним хімічним складом, масою і енергією. Воно трансформує сонячну енергію і залучає неорганічну матерію в безперервний круговорот. Через живу речовину багаторазово пройшли атоми майже всіх хімічних елементів. В кінцевому підсумку живу речовину визначило склад атмосфери, гідросфери, ґрунтів і в значній мірі осадових порід нашої планети. «Припинення життя, # 151; писав Вернадський, # 151; було б неминуче пов'язане з припиненням хімічних змін якщо не всієї земної кори, то у всякому разі її поверхні # 151; лику Землі, біосфери ».
3. Основні функції живої речовини на нашій планеті
Вернадський вказував, що жива речовина акумулює енергію космосу, трансформує її в енергію земних процесів (хімічну, механічну, теплову, електричну та ін.). У безперервному обміні речовин з відсталої матерією планети відбувається утворення нового живого речовини, яка не тільки заміщає відмирають його маси, а й привносить нові якості, визначаючи процес еволюції органічного світу.
Таким чином, жива речовина біосфери хімічно і геологічно є надзвичайно активним. За його участю утворюються органічні осадові породи # 151; біогенні речовини біосфери, а також біокосні речовини # 151; майже вся вода біосфери, грунт, кора вивітрювання і т. д. Разом з тим живе речовина контролює всі основні хімічні перетворення в біосфері.
Можна вважати, що гранітно-осадова оболонка земної кулі відображає процеси, що відбуваються в біосфері. Близько 99% всього речовини у верхніх шарах áèосфери трансформовано живими організмами. Велика частина поверхні земної кулі покрита вторинними осадовими породами, які є результатами життєдіяльності живих організмів.
Виділяють п'ять основних функцій живого речовини на нашій планеті.
1. Енергетична функція полягає в здійсненні зв'язку біосферному-планетарних явищ з космічним випромінюванням, переважно із сонячною радіацією. В основі цієї функції лежить фотосинтетична діяльність зелених рослин, в процесі якої відбувається акумуляція сонячної енергії і її перерозподіл між окремими компонентами біосфери. За рахунок накопиченої сонячної енергії протікають всі життєві явища на Землі. Це основна планетарна функція живого.
2. Газова функція обумовлює міграцію газів і їх перетворення, забезпечує газовий склад біосфери. Переважна маса газів на Землі має биогенное походження. В процесі функціонування живої речовини з'являються основні гази: кисень, азот, вуглекислий газ, сірководень, метан.
3. Концентраційна функція проявляється в добуванні і накопиченні живими організмами біогенних елементів навколишнього середовища. Склад живого речовини істотно відрізняється від складу відсталої речовини планети. У ньому переважають легкі атоми водню, вуглецю, азоту, кисню, натрію, магнію, алюмінію, кремнію, сірки, хлору, калію, кальцію. Концентрація цих елементів в тілі живих організмів в сотні і тисячі разів вище, ніж у зовнішньому середовищі. Цим пояснюється неоднорідність хімічного складу біосфери.
4. Окисно-відновна функція полягає в хімічному перетворенні в основному речовин, що містять атоми зі змінним ступенем окислення (з'єднання заліза, марганцю та ін.). В результаті відбувається перетворення більшості хімічних сполук. При цьому на поверхні Землі пре? Мають біогенні процеси окислення і вос? Становлення.
5. деструкционная функція обумовлює процеси, пов'язані з розкладанням організмів після їх смерті, внаслідок якої відбувається мінералізація органічного ве? Щества, т. Е. Перетворення живої речовини у відсталу. В результаті утворюються також биогенное і биокосное речовини біосфери.
При деструкції органічної маси протікають два паралельні процеси: процес мінералізації і процес фотосинтезу. Розкладання органічних сполук у кінцевому рахунку до вуглекислого газу, аміаку і води, а в анаеробних умовах ще й до водню і вуглеводнів представляє процес мінералізації. Продукти мінералізації знову використовуються автотрофами. Крім того, в грунті частина вивільнюваних речовин ароматичної природи під впливом життєдіяльності мікроорганізмів знову конденсується з утворенням складного комплексу сполук - грунтового гумусу (різні гумусові кислоти і їх солі) зі значним запасом енергії. Цей процес стимулюється діяльністю багатьох ґрунтових груп гетеротрофів. Гумус є основою ґрунтової родючості. Його розкладання протікає надалі дуже повільно, під впливом певної, автохтонної мікрофлори грунтів, чим досягається постійність в забезпеченні рослин елементами мінерального живлення. Природні води, збагачені цими продуктами мінералізації, стають хімічно високоактивними і вивітрюють гірські породи.
Процес розкладання органічних речовин, при якому звільняється хімічна енергія, характерний для всіх частин біосфери, де є живі організми, тоді як фотосинтез протікає тільки на поверхні суші і в верхньому шарі водойм. Частина органічної речовини, що потрапляє в умови, несприятливі для діяльності деструкторів, ховали і консервується в складі осадових порід, тому синтез органічних речовин в масштабі всієї біосфери в повному обсязі врівноважується їх розкладанням.
Ця певна незбалансованість процесів синтезу і розкладання органічних речовин в біосфері визначила кисневий режим сучасної повітряної оболонки Землі.
4. Місце людини в біосфері. Концепція і критерії ноосфери.
Виникнення і розвиток ноосфери. Еволюція органічного світу на нашій планеті пройшла кілька етапів. Перший характеризувався виникненням біологічного кругообігу речовин і біосфери. Другий супроводжувався формуванням багатоклітинних організмів і внаслідок цього ускладненням циклічної структури життя. Третій етап пов'язаний з появою людського суспільства, під впливом якого в сучасних умовах відбувається подальша еволюція біосфери і перетворення її в сферу розуму # 151; в ноосферу (від грец. noos # 151; розум і sphaira # 151; куля). Его новий стан біосфери, коли розумна діяльність людини стає головним чинником, що обумовлює її розвиток. Поняття ноосфери було введено у вжиток Е. Леруа і П. Тейяр де Шарденом в 1927 р Вони характеризували ноосферу як особливий, надбіосферний «розумовий пласт», який «огортає планету». У 30 # 151; 40-х рр. В. І. Вернадський далі розвинув і поглибив вчення про ноосферу.
У загальних рисах перетворення біосфери в ноосферу можна представити таким чином. Спочатку людина брала у біосфери кошти для існування і віддавав їй те, що в біосфері могли використовувати інші організми. Тому діяльність людей на цьому етапі незначно відрізнялася від діяльності інших організмів. У міру розвитку людське суспільство починало надавати все більш руйнівний вплив на біосферу. У сучасних умовах людина вже усвідомлює, що він повинен зважати на її законами розвитку і можливостями. При переході біосфери в ноосферу перед людством виникає величезна по масштабами і значенням завдання # 151; навчитися свідомо регулювати взаємовідносини суспільства і природи.
Критерії ноосфери по М. Будико (1984):
1 # 151; людство стало єдиним цілим, науково-технічна революція охопила всю земну кулю;
2 # 151; здійснилася корінна перебудова зв'язку та обміну, ноосфера стала єдиним організованим цілим, всі частини якого на різних рівнях діють узгоджено один з одним;
3 # 151; відкриття нових джерел енергії, ноосфера передбачає докорінну перебудову людиною навколишньої природи, тому йому не обійтися без колосальних джерел енергії;
5 # 151; у міру розвитку ноосфери з'явиться можливість регулювати стан біосфери відповідно до потреб людського суспільства.
PAGE \ * MERGEFORMAT 7