1. Основа організації біосфери. поняття біосфери
2. Основні функції біосфери
3. Будова біосфери
4. Вчення Вернадського про біосферу
Планета Земля існує вже 4,5 млрд. Років. За цей величезний інтервал часу на її поверхні постійно протікали складні фізико-хімічні процеси, з'явилося життя, сформувалася кисневмісна атмосфера, розвинулися високоорганізовані тварини і рослини. Ці зміни відбувалися дуже повільно, розтягувалися на сотні мільйонів років, що забезпечувало виникнення процесів самоорганізації.
Що таке біосфера? Які її особливості та закономірності існування?
Але ж у вченні про біосферу зливаються воєдино науки про Землю, про життя, про Космос. І все-таки, якщо біосфера - одна з планетних оболонок, пізнання її має відбуватися перш за все в глобальному масштабі, з позицій загальнопланетних, характерних для наук про Землю.
Окремі розділи вчення користувалися за останні роки великою популярністю, а інші залишалися в тіні. Про біосфері пишуть фахівці, знавці конкретних наук, зі своїх приватних позицій.
До сих пір частина вчених продовжує тлумачити біосферу по-своєму, розуміючи це наукове поняття своєрідно: скажімо, як сукупність всіх організмів. Ясно, що подібні «подвійні» і «потрійні» тлумачення одного і того ж терміну створюють зайву неразбіріху. Але ж у вченні про біосферу мова йде про ту частину нашої планети, яка пронизана сонячними променями і життям. Біосфера визначає мінливий і прекрасний вигляд Землі, з'єднує в своєму лоні все живе і висвітлює зсередини світлом людського розуму. Ми цілком належимо біосфері - і тілом, і духовним життям, минулим і майбутнім, ставши органом її самопізнання і перетворення.
1.ОСНОВИ організації біосфери. поняття біосфери
Термін біосфера був введений для позначення загального вигляду поверхні Землі, обумовленого наявністю на ній всієї маси живих організмів. Два головні компоненти біосфери - живі організми і середовище їхнього життя (включаючи нижні шари атмосфери, водне середовище) - співіснують в постійній взаємодії, утворюючи цілісну систему. Окремі популяції живих організмів не є ізольованими від оточення. В ході еволюції утворюються біоценози - співтовариства тварин, рослин, мікроорганізмів. У сукупності із середовищем проживання біоценози утворюють біогеоценози. У них відбувається безперервний обмін речовиною і енергією, які реалізуються безліччю трофічних ланцюжків і біогеохімічних циклів. Біогеоценози служать елементарними осередками біосфери, які, взаємодіючи між собою, встановлюють динамічну рівновагу в ній. Жива речовина виконує системоутворюючу роль в суперсистеме життя - біосфере.Жівое речовина - це сукупність і біомаса живих організмів в біосфері. Жива речовина існує у вигляді величезної кількості організмів різноманітних форм і розмірів, об'єднаних в системи різного рівня. Традиційно виділяють такі рівні організації життя: особина (організм) - популяція - біоценоз - біогеоценоз (екосистема) - біосфера. біосфера біоценоз популяція речовина
В результаті свого існування жива речовина Землі покрило практично всю її поверхню, сформувавши особливу сферу. Біосфера (від грец. Bios - життя і sphaira - куля) - це оболонка Землі, в якій розвивається і функціонує життя, а процеси обміну речовин і енергії відбувається, головним чином, за рахунок життєдіяльності організмів. Біосфера включає в себе живі організми, биогенное (вугілля, нафта та ін.), Відстале (в його утворенні живе не бере) і биокосное (система спільного функціонування відсталих тіл і живих організмів) речовина, а також речовина космічного походження.
Біосфера охоплює верхні шари літосфери, водну оболонку до глибини 12 км і нижній шар атмосфери висотою до 15 км.
2.Основні функції біосфери
У зв'язку з тим, що життя опосередковує всі інші планетарні процеси, необхідно усвідомити, чим же живі організми відрізняються від інших природних тіл і чому область, зайняту життям, виділяють в особливу оболонку - біосферу.
Особливість живих об'єктів полягає не тільки в прискоренні хімічних реакцій, але і в тому, що деякі реакції при нормальних температурах і тисках поза організмів взагалі не відбуваються. Зниження температури окислення забезпечується наявністю в організмах особливих каталізаторів (ферментів), що прискорюють протікання хімічних процесів.
В цілому взаємодія живої неживої компонент визначається биогеохимическими функціями біосфери (табл. 1).
Таблиця 1. Біогеохімічні функції живого речовини в біосфері
Біосфера є глобальною екосистемою. Планетарної біоті належить центральне місце в глобальній екосистемі і що жива речовина не рядовий компонент природного середовища, а виступає в ній в ролі надкомпонента, станом якого слід судити про біосферу в цілому.
На основі викладеного вище можна зробити висновок, що жива речовина біосфери, підрозділяється на рослини, тварини, гриби і мікроорганізми, має істотне значення як єдина сила, яка перетворює поверхню планети.
Із закону випливає, що бойовисько Землі не можна розглядати лише як структуру, що відновлюють екологічні ресурси. Здатність живого речовини надавати перетворює дію на навколишнє середовище і певним чином організовувати її, свідчить про його володінні функціями управління.
В результаті здійснення цих функцій біосфера має властивість саморегуляції, що дозволяють за деякими показниками і особливостям залишатися постійної навіть на вельми тривалі проміжки часу. В основному ця особливість пов'язана із середнім хімічним властивістю і масою живого речовини біосфери, так як жива частина незмінно становить певну частку маси всієї біосфери. Тільки за цієї умови протягом тривалих періодів існування біосфери не порушується сталість хімічних процесів приповерхностной частини літосфери, в якій виражається хімічне дію життя. Отже, з моменту утворення біосфери життя вже повинна складатися з численних і різноманітних форм, що мають різні функції.
Біохімічні функції можна класифікувати і за основними (провідним) хімічних елементів.
Так, киснево-вуглецева функція здійснюється зеленими рослинами. Практично весь кисень виник в результаті діяльності організмів шляхом розкладання молекул вуглекислоти.
Вуглекислотна функція. незалежно від кисневої, здійснюється всіма живими організмами, в тому числі і бактеріями. В результаті їх діяльності утворюється газ, розчиняючись в водах, має великий вплив на міграцію більшості хімічних елементів.
Озонная і перекісьводородная функції полягають в продукуванні сильних окислювачів - озону і перекису водню.
Азотна функція полягає в накопиченні азоту в результаті життєдіяльності мікроорганізмів та інших біогенних процесів.
Вуглеводнева функція забезпечується в безкисневому середовищі при мікробіологічному розкладанні органічних залишків, що призводить до утворення метану та інших вуглеводнів.
Сірководнева функція забезпечується також в безкисневому середовищі, що містить органічні залишки і сульфати, сульфатредукуючими бактеріями, що розкладають органічні речовини і сульфати з виділенням вуглекислого газу і сірководню.
Воднева функція полягає в утворенні в безкисневому середовищі водню при розкладанні органічних залишків бактеріями.
Важливо усвідомити, що немає організму, який один міг би виконувати всі біогеохімічні функції. Виключено також і те, щоб у ході геологічного часу відбувалася зміна організмів, що заміщають один одного у виконанні якої-небудь однієї біогеохімічної функції, без зміни її самої. Тільки з часу появи в біосфері цивілізованого людства один організм виявився здатним одночасно викликати різноманітні хімічні процеси, досягаючи цього розумом і технікою, а не фізіологічної роботою свого організму.
Сьогодні структура біосфери надзвичайно складна і повністю ассиметрична. Це проявляється в нерівномірному розподілі континентів і океанів, широкому поєднанні гірських масивів і рівнинній місцевості, в розмаїтті грунтів, континентальних і морських водойм, кліматичних умов і т.д.
Найважливішою особливістю будови біосфери є наявність поля стійкості (існування) життя. Перше поле характеризується умовами, які витримує життя, не припиняючи свої функції, а друге - умовами репродукції організмів.
Принципові межі біосфери визначені як межі існування активного життя.
Жива речовина в біосфері розподілено дуже неоднорідний: його основна маса зосереджена у відносно вузькому просторі, званому плівкою життя (рис. 1).
Мал. 1. Схема будови біосфери
В даний час детально охарактеризовані дві форми концентрації життя:
· Життєві плівки, що простежуються на величезних площах;
· Згущення життя, мають локальне поширення.
Основні для біосфери три горизонтальні плівки життя розташовані на межах розділу «літосфера - гідросфера - атмосфера»: у водоймах поблизу поверхні, на дні морів і океанів, на поверхні суші.
4.Ученіе Вернадського про біосферу
Російський вчений геобіохімік В. І. Вернадський - класик науки, великий вчений, основоположник вчення про біосферу. Вернадський розглядав біосферу як особливе геологічне тіло, будову і функції якого визначаються особливостями Землі і космосу. А живі організми, популяції, види і все живе речовина - це форми, рівні організації біосфери.
«Вирішувати біологічні питання вивченням тільки одного - багато в чому автономного організму не можна, - писав Вернадський. - Ми знаємо, що організм в біосфері - не випадкова гість: він частина складної закономірною організованості ». Чим же характеризується ця організованість, в чому вона проявляється? Вернадський відповідав на це питання так: «Організованість різко відрізняється від механізму тим, що вона знаходиться безперервно в становленні, в русі всіх її найдрібніших матеріальних та енергетичних частинок. В ході часу - в узагальненнях механіки і в спрощеній моделі - ми можемо висловити організованість так, що ніколи жодна з її точок не повертається закономірно, не потрапляє в те саме місце, в ту ж точку біосфери, у який коли-небудь була раніше » .
Розвиваючи вчення про біосферу, Вернадський прийшов до наступних висновків (біогеохімічним принципам): «біогенна міграція хімічних елементів в біосфері прагне до максимального свого прояву».
«Еволюція видів, що призводить до створення форм, стійких в біосфері, повинна йти в напрямку, що збільшує прояв біогенної міграції атомів в біосфері». Цей біогеохімічний принцип Вернадського стверджує високу пристосованість живої речовини, пластичність, мінливість у часі.
«Земне оболонка біосфери, обіймаються всю земну кулю, має різко відокремлені розміри; значною мірою вона обумовлюється існуванням в ній живої речовини - їм заселена. Між її кісткової частиною і живими речовинами, її населяють, йде безперервний матеріальний і енергетичний обмін, що виражається в русі атомів, викликаному живою речовиною. Цей обмін в ході часу виражається закономірно мінливих, спрямовуються до стійкості рівновагою. Так невіддільне і нерозривно біосфера на всьому протязі геологічного часу пов'язана з живим заселяли її речовиною. У цьому біогенному струмі атомів і пов'язаної з ним енергії проявляється планетарне, космічне значення живої речовини »: писав Вернадський у своїй праці« Натураліст ».
У своїх роботах Вернадський не обмежувався загальним описом біосфери і з'ясуванням її закономірностей. Він провів і приватні, детальні дослідження, висловивши, як ми знаємо, в формулах і цифрах активність живої речовини, а також простеживши долю деяких хімічних елементів в біосфері. Він показав місце біосфери в системі інших геосфер планети. Вченням Вернадського про біосферу судилося стати ключовою концепцією сучасного природознавства.
Успіхи сучасної молекулярної біології, біохімії і біофізики дозволили розкрити надзвичайно складну, рухливу і струнку картину молекулярної структури всього живого. Однак проблеми сутності, походження та ускладнення організації живих істот багато в чому ще не дозволені і до сих пір залишаються предметом серйозних наукових суперечок.
Якщо на мікрорівні виявлена кристалічна структура органічних молекул, то на рівні живого речовини і біосфери подібна статичність повністю відсутня. Тут йде постійний рух (міграція) атомів, що з'єднуються в найскладніші молекули, що розсипаються і зливаються знову в нових поєднаннях; атоми і молекули переходять з атмосфери в гідросферу, в земну кору і замикають свої кругообіг, повертаючись до первісної середу.
Жива речовина активно регулює геохімічну міграцію атомів. Завдяки йому сотні мільйонів років геологічної історії зберігається стабільність біосфери і здійснюється еволюція як живих організмів, так і всієї біосфери в цілому. Цей особливий вид постійно мінливого рівноважного стану називається динамічною рівновагою.
В біосфері динамічна рівновага нестійка. Іншими словами, біосфера не тільки «працює і зношується», а й розвивається в процесі роботи, самовдосконалюється, все більш повно, активно і в більшому масштабі накопичує, трансформує енергію, ускладнює свою організацію, збагачується інформацією.
Особлива роль у живої речовини, активно трансформує сонячну енергію в хімічну молекулярний рух і в складність біологічних структур. Між суміжними геосферами йде безперервний обмін речовин і енергії, що накопичується в біосфері і земній корі. Виходить так, немов за довгу геологічну історію сонячні промені пронизують всю земну кору в середньому до тридцяти кілометрів. Отже, геохімічна енергія життя позначається на всій літосфері. Земна кора - область колишніх біосфер і акумуляції сонячної енергії.
Біосфера охоплює інші, більш значні масштаби простору і часу. У цих масштабах найістотніше виявляються геологічні закономірності, що зв'язують воєдино діяльність живої речовини, організацію біосфери і динаміку геосфер, серед яких земній корі належить особлива і дуже важлива роль акумулятора і трансформатора сонячної та біохімічної енергії.
І ще. Пов'язуючи вчення про біосферу з діяльністю людини не тільки геологічної, а й взагалі з різноманітними проявами буття особистості і життя людського суспільства, можна зробити висновок, що всі ми, люди - це нерозривна частина живої речовини, долучена до його безсмертя, необхідною частиною планети і космосу , продовжувачі діяльності життя, діти Сонця.
3 Баландін Р.К. «Вернадський: життя, думка, безсмертя». - М. Знання, 1988.
Розміщено на Allbest.ru