Учение о биосфере 2

1.2. Учение о биосфере: основные положения и понятия

Учение о биосфере 2

Биосфера, согласно учению академика В.И. Вернадского, представляет собой наружную оболочку Земли, включающую все живое вещество и область его распространения (среду обитания).

Верхняя граница биосферы — защитный озоновый слой в атмосфере на высоте 20—25 км, выше которого жизнь невозможна ввиду воздействия ультрафиолетового излучения.

Нижней границей биосферы являются: литосфера до глубины 3—5 км и гидросфера до глубины 11—12 км (рис. 1.3).

Рис 1.3. Строение биосферы (по В.И. Вернадскому) 

Компоненты биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера — выполняют важнейшие функции по обеспечению жизни на Земле.

Биосфера возникла около 4,5 млрд лет назад и прошла несколько этапов эволюционного развития: от первоначального круговорота органического вещества к биологическому круговороту — непрерывному обмену веществом и энергией между живыми организмами и окружающей средой в течение всей жизни организмов и после их смерти.

Важнейшими компонентами биосферы являются:

•  живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);

•  биогенное вещество органического происхождения (уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк и др.);

•  косное вещество (горные породы неорганического происхождения);

• биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами).

По В.И. Вернадскому, живое вещество является носителем свободной энергии биосферы и связано с неживым веществом биогенной миграцией атомов. Биомасса сухого вещества живых организмов Земли, включающих около 500 тыс.

видов растений и 1,5 млн видов животных, чрезвычайно велика и составляет, примерно, 2,4232*1012 т. Ежегодный прирост живого вещества на Земле составляет около 8,8*1011 т.

Через эти живые организмы прошло большое количество элементов верхней части литосферы, атмосферы и гидросферы.

Важным во взаимоотношениях организмов является пищевой — трофический фактор (от греч. trophe— пища). Первичное органическое вещество создают зеленые растения {продуценты — производители), используя солнечную энергию. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород.

Потребителей (консументов) можно разделит на два порядка:

I — организмы, питающиеся растительной пищей;

II — организмы, питающиеся животной пищей.

Редуценты (восстановители) — организмы, питающиеся разлагающимися организмами, бактерии и грибы. Здесь особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки и превращающих их в конечные продукты (минеральные соли, углекислый газ, воду, простейшие органические вещества), поступающие в почву и вновь потребляемые растениями.

Все животные и растения избирательны к составу пищи в зависимости от необходимости в тех или иных минеральных элементах. Животные и растения — необходимые факторы среды по отношению к другим животным и растениям, они взаимно необходимы.

Любой организм приспособлен к существованию в достаточно узких пределах изменения условий окружающей среды, причем выход параметров среды за сложившиеся границы влечет за собой угнетение жизнедеятельности данного вида или его гибель. Границы распространения организма (ареал) обусловлены соблюдением необходимых требований данного организма к условиям (факторам) среды.

Каждый вид занимает то место, которое обусловлено его требованиями к территории, пище, воспроизводству и другими функциями организма. Эта совокупность параметров среды для обитания вида, место, занимаемое им в биосфере, называется экологической нишей. Все факторы в экологической нише взаимосвязаны: изменение одного из них влечет за собой изменение других.

Способность живых организмов адаптироваться к факторам среды характеризуется экологической валентностью, или пластичностью.

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, состоящей из множества меняющихся во времени и пространстве явлений, условий, элементов, называемых экологическими факторами среды.

Это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, реагирующие на эти влияния приспособительными реакциями. Они делятся на абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы).

Принятый сегодня вариант классификации экологических факторов среды представлен в табл. 1.2.

Таблица 1.2
Классификация экологических факторов среды

АбиотическиеБиотические
Климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давлениеФитогенные: растительные организмы
Эдафогенные («эдафос» — почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотностьЗоогенные: животные
Орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склонаМикробиогенные: вирусы, простейшие, бактерии, риккетсии
Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворовАнтропогенные: деятельность человека (в том числе строительная)

Характеристики основных абиотических факторов, которые необходимо учитывать при реставрации памятников архитектуры, приведены в Приложении 1.1. Это состав атмосферы; соотношение баллов 12-ти бальной сейсмической шкалы с магнитудой землетрясений; сейсмическая шкала; шкала силы ветра.

Биотические экологические факторы определяют взаимоотношения организмов. Указанные факторы в этом случае называют трофическими, т.е. пищевыми.

Экологические факторы под действием вновь полученных химических веществ, которых нет в природе, и техногенных компонентов, созданных человеком, сильно изменены. Появляются вещества-загрязнители, что приводит к нарушению сапрофитного (поддерживающего равновесие в экосистеме) взаимодействия в природной среде.

Это часто сопровождается гибелью животных, растений, приводит к нарушению функций, гибели всего живого и опустыниванию земли. Преобладающими видами в микробиоте становятся патогенные микроорганизмы, которые можно отнести к биологическим загрязнителям. Негативно изменяется состав атмосферы, повышается агрессивность подземных и грунтовых вод.

На планете наблюдаются потепление, нарушение озонового слоя, учащаются кислотные дожди.

Все перечисленные факторы оказывают влияние не только на живые организмы (в том числе и человека), но и на памятники, и неучет даже одного из них может сказаться на качестве реставрации и даже привести к гибели памятника.

Живые организмы в природе существуют в виде популяций — исторически сложившихся естественных совокупностей особей данного вида, связанных взаимоотношениями и адаптацией в условиях определенного района или иного места обитания (биотопа).

В естественных природных условиях численность и плотность популяции неслучайны, они определяются регулирующими (управляющими) экологическими факторами.

Способность среды поддерживать нормальную жизнедеятельность организма или популяции называется емкостью экосистемы.

Экологическая система (экосистема) — это совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых совместно обитающих различных видов организмов и условий их существования. В экосистеме связаны биоценоз (сообщество совместно живущих организмов) и биотоп (среда обитания). Основные типы природных экосистем на Земном шаре перечислены на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Основные типы природных экосистем 

Академик В.Н. Сукачев предложил понятие биогеоценоз (от греч. биос — жизнь, Гея — Земля, ценоз — общий) — природная система живых организмов и окружающей их абиотической среды, связанная обменом — веществами, энергией и информацией. Сейчас термины «экосистема» и «биогеоценоз» принято считать практически синонимами.

В состав биогеоценоза входят:

•  растительный компонент (фитоценоз);

•  животный компонент (зооценоз);

•  микроорганизмы (микробиоценоз);

•  почва и почвенно-грунтовые воды, во взаимодействии с растительным, животным компонентами и микроорганизмами образующие эдафотоп;

•   атмосфера, которая, взаимодействуя с другими компонентами, образует климатоп;

•  неживая природа, представляющая собой косное вещество — экотоп.

Таким образом, биогеоценоз — пространственно обособленная, целостная элементарная единица биосферы, все компоненты которой тесно связаны между собой.

Основными компонентами биогеоценоза являются три группы организмов — растения, животные и микробы, с помощью которых вещества движутся от одного компонента к другому, отражая известную общую закономерность круговорота веществ в природе.

Экологические компоненты биогеоценоза (или ландшафта, или средообразующие компоненты) в экологии рассматриваются как основные материально-энергетические составляющие экологических систем. К ним, по Н.Ф. Реймерсу (рис 1.5.

), относятся: энергия, газовый состав (атмосфера), вода (жидкая составляющая), почвосубстрат, автотрофы-продуценты (растения) и организмы — гетеротрофы (консументы и редуценты).

Сегодня к этому перечню экологических компонентов прибавляют информацию.

Рис. 1.5. Экологические компоненты (по Н.Ф. Реймерсу) 

Экологические компоненты обеспечивают круговорот веществ и закономерное прохождение потока энергии в биосфере. Энергия Солнца, попадая на растения, создает предпосылки для осуществления фотосинтеза и создания органического вещества с привлечением газов атмосферы и минеральных веществ из почвосубстрата.

Органическое вещество растений потребляется животными и паразитическими растениями и, как растительное, так и животное, оно вновь разлагается после смерти микроорганизмами (редуцентами) на простые соединения (соли и газы), возвращающиеся, таким образом, в атмосферу и почвогрунты.

Так поддерживается равновесие в системе и происходит замыкание цикла круговоротов в природе.

В то же время все экологические компоненты являются природными ресурсами, качество которых определяет качество жизни человека, а антропогенное нарушение взаимодействий между ними может это качество снизить.

В реальных экосистемах круговорот обычно бывает незамкнутым, так как часть веществ уходит за пределы экосистемы, а часть поступает извне. Но в целом принцип круговорота в природе сохраняется.

Более простые экосистемы объединены в общую планетарную экосистему (биосферу), в которой круговорот веществ проявляется в полной мере — жизнь на Земле возникла миллиарды лет назад, и если бы не было замкнутого потока необходимых для жизни веществ, их запасы давно исчерпались бы и жизнь прекратилась.

Вмешательство человека отрицательно влияет на процессы круговорота. Например, вырубка лесов или нарушение процессов ассимиляции веществ растениями в результате загрязнений приводят к снижению интенсивности усвоения углерода.

Избыток органических элементов в воде, возникающий под действием промышленных стоков, вызывает загнивание водоемов и перерасход растворенного в воде кислорода, что исключает возможность развития здесь аэробных (потребляющих кислород) бактерий.

Сжигая ископаемое топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, связывая фосфор в синтетических моющих средствах человек нарушает круговорот этих элементов.

Круговорот веществ в природе подразумевает общую согласованность места, времени и скоростей процессов, идущих на разных уровнях — от популяции до биосферы. Такую согласованность явлений природы называют экологическим равновесием; это равновесие подвижное, динамическое.

В экологической системе (без вмешательства человека) поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев в трофических цепях. Человек в процессе своей деятельности постоянно воздействует на экосистему в целом, а также на ее отдельные звенья.

Это может проявляться в виде введения в экосистему новых компонентов, в том числе загрязняющих веществ, либо уничтожения отдельных компонентов (отстрел животных, вырубка лесов и т.д.). Не всегда и не сразу эти воздействия ведут к распаду всей системы, нарушению ее стабильности. Но сохранение системы не означает, что она осталась неизменной.

Система трансформируется, и оценить количество и направление возникших изменений крайне сложно.

Естественные регуляторы неспособны сохранить биоценоз при резких антропогенных воздействиях. За разрушением отдельных экосистем может последовать и разрушение биосферы в целом или существенное снижение ее продуктивности.

В результате производственной деятельности человека возник новый процесс обмена веществ и энергией между природой и обществом (при сохранении биологического обмена) — антропогенный обмен, который существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его.

Антропогенный обмен отличается от биотического круговорота своей незамкнутостью, он носит открытый характер. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе — производственные и бытовые отходы.

Экологическое несовершенство антропогенного обмена заключается в том, что коэффициент полезного использования природных ресурсов, как правило, чрезвычайно низок, а отходы производства загрязняют природную среду. Более того, многие из них не разлагаются до природного состояния.

Масштабы и скорость антропогенного обмена резко возрастают, вызывая заметное напряжение в биосфере.

На последнем этапе развития биосферы в мощную силу превратилась человеческая деятельность, необратимо и целенаправленно меняющая природную среду.

Сформировалась биотехносфера — следствие социального и научно-технического развития человечества.

Взаимоотношения между природой и человеком во многих случаях несбалансированы, ведут к угнетению окружающей среды (в частности, разрушению среды архитектурно-исторической), что может привести к деградации биосферы.

Сформированную строителями новую систему можно назвать природно-техногенной (ПТС). Процесс ее формирования, если он не откорректирован в соответствии с экологическими компонентами (другими словами, в соответствии с законами развития экосистемы), как правило, приводит к нарушению естествен-

ных взаимодействий в природной системе, в основном, за счет привнесения в нее «чуждых» компонентов, которые могут быть восприняты экосистемой как загрязнители. Недоучет этих взаимодействий при осуществлении строительной деятельности недопустим, так как он приводит к снижению качества строительства и ухудшает качество среды проживания.

Экологически необоснованная деятельность строителей и реставраторов наносит невосполнимый ущерб природному ландшафту и информационному компоненту экосистемы. Как отмечает Пруцын О.И.

, происходит разрушение архитектурно-исторической среды*: «Нарушается силуэтность пространственных композиций, гармоничная соподчиненность всего построения, ансамблевое единство.

Силуэтность и пропорциональность, достигнутые в историческом периоде, необходимо полностью сохранить, ибо, благодаря классическим соотношениям они могут легко сочетаться с любой предстоящей застройкой».

Не следует забывать, что ландшафт — это всеобъемлющая и вневременная реальность, в которой существовал человек в доурбанистическую эпоху. Именно безукоризненное чувство ландшафта было присуще людям в прошлые века, когда постройки срастались с природным окружением.

Архитектура прошлого и сегодня представляет собой школу мастерства зодчества и градостроительства на Руси. Уже начиная с XI в. власти города обязывали застройщиков соблюдать градостроительные правила и законы, регулирующие взаимосвязь между архитектурой и природой. На Руси с XI в.

действовал византийский «Закон градский», записанный в кормчих книгах**. Среди его положений были, например, такие: «Только тогда здание можно увидеть по-настоящему, когда оно располагается на стройном месте. Прежде чем строить, осмотри внимательно местность.

Выбери такое место, чтобы здание не мешало природе». Или такие: «…повелеваем, чтобы обновляющий ветхий двор не отнимал у соседа света и не лишал его их вида, не изменял первоначального образа»; «…не загораживай насильственно вида соседу, если он прямо видит море, стоя на своем дворе».

И сегодня в строительной и реставрационной деятельности основополагающей должна стать «природная» логика.

На этапе развития разумного отношения к сохранению природы должно произойти постепенное превращение биотехносферы в ноосферу — сферу разума, которая, по В.И Вернадскому, является неизбежным и закономерным этапом развития биосферы.

Доказательством начала такого превращения является принятая ООН концепция «устойчивого развития», «устойчивого строительства», «устойчивой реставрации», напрямую связанная с понятием «устойчивость экологическая».

Последняя подразумевает способность экосистемы сохранять свою структуру и функциональные особенности при воздействии внешних факторов.

Нередко «устойчивость экологическая» рассматривается как синоним экологической стабильности.

Ниже рассмотрены основные понятия и требования, относящиеся к категории экологической устойчивости. Их понимание необходимо для решения актуальных задач природопользования в сферах строительной и реставрационной деятельности, создания комфортной среды проживания и определения стратегии деятельности в сфере «устойчивого развития», «устойчивого строительства», «устойчивой реставрации».

* Пруцын О., Рымашевский Б., Борусевич В. Архитектурно-историческая среда. — М.: Стройиздат, 1990.

** Алферова Г.В. Кормчая книга как ценнейший источник древнерусского градостроительного искусства//Византийский временник, 1973. – Т. 35.

Первоисточник: 

Экология. Основы реставрации. В.П. Князева М., 2005

BBCode-ссылка: HTML-ссылка:

Источник: http://art-con.ru/node/994

Лекция №4. 2. Учение Вернадского о биосфере

Учение о биосфере 2

1. Эволюция биосферы.

2. Учение Вернадского о биосфере.

3. Эмпирические обобщения Вернадского.

4. Концепция ноосферы.

5. Классификация природных ресурсов

ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ

Возникновение жизни на земле и биосферы на земле. (гипотезы)

Существует несколько гипотез о происхождении т.к. среди ученых нет единого мнения. Классифицировать их можно следующим образом:

1. а) по принципу, что идея (разум) первично, а материя вторично (идеалистическое)

б) по принципу, что материальное первично, а идеи и разум вторичны (материалистическое)

2. по принципу, что жизнь существовала всегда, и будет существовать вечно (гипотезы стационарного состояния)

3. по принципу, что живое только от живого (биогенеза) или возможно само зарождение живого от не живого (абиогеноза)

4. по принципу, что жизнь на земле была занесена из космоса (гипотеза панспермии)

Самые известные:

1. Жизнь была занесена творцом (идея разума)

2. Стационарного состояния жизнь и сама вселенная существовали всегда, и будут существовать вечно. Т.к. не имеющее начала не имеет и конца и вместе с тем существуют отдельные тела и образования (звезды, планеты, и.т.д.

) ограниченно во времени. Они возникают, рождаются и погибают.

Общепризнанной теорией образования вселенной является теория большого взрыва, согласно которой вселенная существует ограниченное время, она существует около 15 млрд лет.

3. Гипотеза панспермии.

Жизнь на земле была занесена из космоса и прижилась здесь после того, как на земле сложились благоприятные для этого условия. Вопрос о том, как возникла жизнь в космосе в силу объективных трудностей его решения, отодвигается на неопределенный срок.

Она могла бы быть создана творцом, существовать всегда или возникнуть из неживой материи. В 1924 году А.И.

Опарин высказал предположение, что живое возникло на Земле из неживой материи, в результате химической эволюции (сложных химических преобразований молекул) этому событию благоприятствовали сложившиеся на Земле условия. В 1953 году С.

Миллер в лабораторных условиях получил ряд органических веществ из неорганических соединений. Была доказана принципиальная возможность неорганического пути образования биогенных органических соединений, но не живых организмов. А.И.

Опарин полагал, что органические вещества могли создаваться в первичном океане из простых неорганических соединений. В результате накопления в океане органических веществ образовался “первичный бульон”. Затем, объединяясь, белки и другие органические молекулы образовали капли коацерватов, которые служили прообразом клеток. Капли коацерватов подвергались естественному отбору и эволюционировали.

1-е организмы были гетеротрофными. По мере исчерпания запаса, “первичного бульона” возникли автотрофы. С точки зрения теории вероятности, вероятность синтеза сверхсложных био молекул при условии случайных соединений их составных частей крайне низка.

К настоящему времени ни одна из существующих теорий прямыми доказательствами не обладает.

УЧЕНИЕ ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕ

Биосфера – совокупность живых организмов на земле. По Вернадскому – биосфера – сфера единства живого и неживого. На основании уже выше изложенного, существует несколько вариантов происхождения жизни на Земле:

1. Жизнь возникла до образования Земли и была занесена на нее;

2. Жизнь зародилась после образования Земли;

3. Жизнь возникла с формированием Земли.

Вернадский считал, что нет убедительных научных данных, что живое когда-либо не существовало на Земле. Под биосферой Вернадский понимал оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов.

Вернадский сформировал три биологических принципа:

1. Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к своему максимальному проявлению;

2. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию в биосфере устойчивых форм и размеров жизни, идет в направлении, усиливающем биологическую миграцию атомов.

3. Живое вещество находится непрерывно в общении с окружающей его средой, создается и поддерживается на Земле космической энергией Солнца.

Эти принципы соотносятся со следующими выводами Вернадского:

1) Начала жизни в том космосе, который мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала этого космоса, жизнь вечна поскольку вечен космос и всегда передавалась путем биогеоценоза (от живого к живому).

2) Жизнь извечно присущая вселенной явилась новой на земле. Ее зародыши приносились из вне постоянно, но укрепились на земле лишь при благоприятных условиях.

3) Жизнь на земле была всегда, пока существовала планета. Это лишь время существования на ней жизни. Жизнь геологически вечно планетарная величина. Возраст планеты не определим

4) Жизнь никогда не была чем-то случайным, ютящимся на каких-то отдельных оазисах. Это противоречит расчетам, сделанным Вернадским о скорости захвата организмами пространства: для бактерий она сравнима со скоростью звука в воздушной среде.

Вся загадочность тезиса о всегдашней оживленности планеты связана со словом всегда, т.е. понятием времени. Вернадский подчеркивал, что все характеристики жизни и времени совпадают: жизнь и время необратимы, они всегда направлены одинаковым образом из прошлого в будущее.

Время биологически содержательно, Оно строится причинно обусловленными событиями: сменой поколений. Мерными единицами биологического времени Вернадский считал делящиеся бактерии. Он утверждал, что мы не имеем права говорить о времени до создания биосферы.

“Всегда без жизни нет, а есть другие формулы времени, которые нам существам, принадлежащим биологическому времени, не столь близки и понятны”

5) Древнейшие формы жизни – дробянки способные выполнять функции в биосфере, значит, возможна биосфера, состоящая из одних прокариот. Вероятно, что таковая и была в прошлом (дробянки-сине-зеленные водоросли и бактерии, в них нет хромосом, нет полового процесса размножения).

6) Живое вещество не могло произойти от косного, между этими 2-я состояниями материи нет не каких промежуточных ступеней. Напротив, в результате воздействия жизни происходила эволюция земной коры.

ЭМПЕРИЧЕСКОЕ ОБОБЩЕНИЕ ВЕРНАДСКОГО

1. Принципы целостности биосферы. Строение Земли есть согласованный механизм. “Твари земли являются созданием космического процесса, необходимой закономерной частью встроенного космического механизма” Само вещество (живое) не является случайным созданием.

2. Принцип гармонии биосферы и ее организованности. В биосфере по Вернадскому “все учитывается и все приспособляется с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением меры и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии”.

3. Закон биогенной миграции атомов в биосфере, т.е. в биосфере миграция хим. элементов происходит при непосредственном участии живых организмов.

4. Всюдность жизни в биосфере. Жизнь, постепенно приспосабливаясь, захватила биосферу.

5. Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел. Раз вошедший элемент проходит длинный ряд состояний и вводит в себя только необходимое количество элементов. Формы нахождения химических элементов:

1. Горные породы и минералы

2. Магмы

3. Рассеянные элементы

4. Живое вещество

6. Постоянное количество живого вещества в биосфере. Количество кислорода того же порядка (1.5•10-21г) что и живого вещества (1020 -1021 г), причем это справедливо в рамках значительных геологических отрезков времени, это следует из того, что живое вещество является посредником между солнцем и землей.

7. Никогда не наблюдается зарождение живого от неживого.

8. В геологической истории нет эпох, в которых не существовала бы жизнь

9. Современное живое вещество генетически родственно всем прошлым организмам

10. В современную эпоху живое вещество также влияет на химический состав земной коры, как и в прошлые эпохи. Биосфера в основных своих чертах представляет собой один и тот же хим. аппарат, самых древних геологических периодов. Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянной, менялась только ее форма.

КОНЦЕПЦИЯ НООСФЕРЫ.

Ноосфера – мыслящая оболочка, сфера разума, высшая стадия развития биосферы, сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная деятельность человека становится главным определяющим фактором развития.

Ноосфера-среда, в которой природные ресурсы обмена вещества и энергии контролируются обществом, это естественное необходимое следствие человеческих усилий, преобразованная людьми биосфера соответственно познанным законом её строения и развития. Это новое состояние глобальной суперсистемы.

Это совокупность трёх мощных подсистем: человек, производство, природа, три взаимосвязных элемента при активной роли подсистемы «человек». Становление ноосферы длительно, биосфера рано или поздно перейдет в ноосферу. Человек будет вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты.

Признаки превращения биосферы в ноосферу:

1. Возрастание количества механически извлекаемого материала земной коры (рост разработки месторождений полезных ископаемых). Геохимическая деятельность человека становится сравнимой по масштабам с геологическими и биологическими процессами.

2. Массовое потребление (сжигание) продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох ( нефть, газ и т.д.)

3. Рассеивание энергии в отличие от ее накопления в биосфере до появления человека является основанным следствием энергетического загрязнения биосферы.

4. Образование больших количеств веществ в природе ранее отсутствующих (чистые металлы, пластмассы и т.д.). В результате наблюдается химическое загрязнение биосферы, ее загрязнение промышленными отходами.

5. Создание в ничтожно малых количествах трансурановых хим. элементов (плутония и т.д.). Основание ядерной энергии за счет деления тяжелых ядер и термоядерной энергии за счет синтеза легких ядер. Возникает опасность теплового загрязнения радиоактивными отходами ядерной энергетики.

6. Расширение границ ноосферы за пределы Земли в связи с научным техническим процессом. Возникновение космонавтики обеспечило выход человека за предел планеты; ноосфера в будущем займет большее пространство, чем биосфера до появления человека, И создается принципиальная возможность создания искусственных биосфер на других планетах.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

Ресурсы – то, что извлекается из природной среды для удовлетворения потребностей и желаний общества. Главное назначение ресурсов – удовлетворение материальных потребностей: то есть создание материальных благ.

Природные ресурсы – природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

Природные объекты и явления – различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы.

В основу классификации положено 3 признака:

1. –по источникам происхождения

2. –по использованию в производстве

3. –по степени истощаемости ресурсов.

По источникам происхождения ресурсы делятся на:

– биологические

– минеральные

– энергетические

Биологические ресурсы – все живые средообразующие компоненты биосферы (консументы, продуценты) с заключённым в них генетическим материалом. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные.

Минеральные ресурсы – все пригодные для употребления вещественные составляющие биосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырьё или источники энергии.

Минеральное сырьё может быть рудным и нерудным.

Если эти богатства используются как топливо, (атомная энергия) и одновременно как источник энергии (для получения пара и электричества), то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетические ресурсы – это совокупность энергии солнца, термальных, атомно-энергетических, топливно-энергетических и других источников энергии.

Классификация по использованию в производстве:

-земельный фонд: земли, входящие по своему назначению в следующие категории:

– сельскохозяйственные

– не сельскохозяйственного назначения (промышленные)

-лесной фонд – это часть земельного фонда земли, на которой может произрастать лес

-водные ресурсы – это количество подземных и подводных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве

-гидроэнергетические

-ресурсы фауны (количество обитателей лесов, отмелей, используемые человеком, не нарушая экологического равновесия)

-полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические) – природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве.

Истощение природных ресурсов с экологической точки зрения – это несоответствие между безопасными нормами изъятия природных ресурсов из природной экосистемы и недр и потребностями человечества.

Классификация по степени истощаемости:

a. Неисчерпаемые (ветер, солнце)

b. Исчерпаемте:

– возобновимые (лес) – способность к восстановлению через размножение и другие природные процессы за срок соизмеримый со сроком их потребления.

– относительно возобновимые (почва)

– невозобновимые (топливо) – не восстанавливается за срок существования человеческого общества.

Чем выше уровень использования извлеченных природных ресурсов, тем ниже уровень загрязнения окружающей природной среды.

Предыдущая12345678910Следующая

Дата добавления: 2015-02-25; просмотров: 799; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/2-78859.html

������ ����������� � �������� 2

Учение о биосфере 2

����: ������ ����������� � ��������. ���� ������ � ��������.

�������� � ������ ����� ��������� , ��� ���������� � ������� ����� ��������� �����, ���������� ������ �����������, �������� ������������� ������ �������� (�.�.

����������); �������� �������� �����, � ������� ���������� ������������ ����� ���������� ����������� ��� ������������� ������ ������������ ��������.

�������� � ����� ������� (����������) ���������� ����� � ������� ���������� �������������� ������ � ������� �������� �� �������.

������ ����������� � ��������.

� ����� ������� ����������, � ����� ������� ���������� ��������� �������� �������� ���������� , ������� � ����������. �������� ��, ������������ �� �� ��������� ���� �������� ����� �� ����������� � ���������� ����������.

������ ���������� ���� ����������� ����������� ������ ����������� � ���� ����������������� ���� �������. ������ ���������� ��� ����������� ��������� ������� ������������.

����� ����, ��������� �����-������ ������, �� ����� �� ������������� ����������� � ��� ����������� ����������, � ��������� ������ �������� ������� ������, ���� ����� �� ����� ���������� ����.

�� ���� ����� ������ ���� �� �� ��������� ����, ������������ ��� ���: ��������, ����������, �����������.

�� ����� ������: ��� ����������� ����� ���� ��������� �������� �������. �� �� ��� ������������ � �����-�� ����� ����� ��� ���� � ���������� ������. �� �������� ���� ������ ������� ����, �� ������ �������, ������� ���������� ������� ���� ����, ������ ������. �� ��������� ��� ���������� ���������, ��� �� �������������.

�� ��������� ��� ����������� ��� ����� ��� ���� ����������� � �������������, �������������, ����������� ����������. ������� ������� ��������� ���������� ����� �� ����� ���������� � ����������� ��������������. ��-��������, � ������ �������� ����� ����������� �������������� � ������������� �������, �����������, ������-���������� �����.

��� ����� ��������? ������ �� ����������� � �������������� �������������? ����� �������� ����� ������ � ��������, ������� ������������ ��������� ��-�� ������������� �������, ������������ ���������� ��������� �������� � �������, ������ � ��������.

�������� ������ � �������� ��������� �������� ����������� �����������. ����� ������� ���������� �������� � �������� ��������������� ���������� � ������� ������� ������������� � ������������� �������.

� ���� � ������ � �������� ��������� ������� ����� � �����, � ����� � � �������.

� ���-����, ���� �������� �� ���� �� ��������� �������� , �������� �� ������ ��������� ������ ����� � ���������� ��������, � ������� ���� ���������, ����������� ��� ���� � �����.

�������, � �� �����������, � ����� ���� ������������� � ������������� ������ ���� � ��������. ������ ��������������� �����, ����� ��� ����� �������������. � ���-���� ������ ����������� � �������� ���������� ���������� �������� �������, �����������, ����������������. ���� �� ��� ������ � �� �� ���� � ��� ��������.

�� ��� ��� ����� ������ (��������������� ��������) ���������� ��������� �������� ��-������, ������� ��� ������� ������� �����������: ������, ��� ������������ ���� ����������. ����, ��� �������� �������� � �������� ���������� ������ � ���� �� ������� ������� �������� �����������.

����������������� �����, ����� ��������� � ������� ��� �����������, ������ ������ �� �������� ������� � ����� ����� ������� �����. � ���� � ������ � �������� ���� ���� � ��� ����� ����� �������, ������� ��������� ���������� ������ � ������. �������� ���������� ���������� � ���������� ����� �����, ��������� � ����� ���� ��� ����� � ���������� ������� ������ ������������� ������.

�� ������� ����������� �������� � �����, � �������� ������, ������� � �������, ���� ������� �� ������������ � ��������������.

���������� ������ �� ������ ����� ���. ������, ��� �� ������� �� ��������� ���� ����������. ��������, ��������� �������� � ����� ����������������.

����������� ������������ ������� ������� �������� �����������, ��������� ������ ����� � ������������. ��������, ������ ��� ����������� ����������� ���� ������� ��������� (���������� ���� ����� �������). �� ������ �� ������� � ����������, �������� ������������� ���� ������ ��������.

����������� ����������� ������� ������������ �������� ���. � ����� 1919 ���� �� ������� � ��������: ������� � ���-�� ���� ��������, ��� ��, ��� � ����� ����� ��������� � ����� ���������, ���� ������ � �������.

� ����� ��� ����� ����������, ������, ��� ���� �� ������ ������������, ������ ���������.

��� ������ ������ �� ����� ��������: �� ���� ���� ���������, ��� ��� ������� ������� ������������ ����� � ��� ������ � ����� ��������, ������� � ������, � ��� ��� ���� ��� ��������� ������ � ����, ��� ��� ������ ����� ������� ����� �� �������, ��� ����� �������

������� �������� ������ ������ � �������� �������� �������� (�������), ������� ���������� ����� ������ �� �������� � 1923 � 1924 �����.

��� ������ ���������� ����������� ������ � ������ �� ������� � �� ��� � �� �������� �������� � �������� ������������. ��������� ��������� �����, ����������� ����������, �� ��� ������ ����� ��� ���� ������-����������� ������.

� ��� �� ����� � �������� (����� ������), ������� �� ������ ����� ���� � ��������.

� ����� ���������������� ������� ����� �������� ���� �. ����������, ������������ ����� �����, �� �������� � ��������.

��� �� ����� �� ����� � �������� ��������� ��� ��������, �� ������������� � �������������� � � ������� ������������� ������������ �� ������ ��������� ����������.

������ � ����������� �������� �� ������� � ���� �� ������ ������� � ����� �������� � ������ ������ ���� ������ �������; ������������� ����� � ����� ������������ (��������������) ��� � ������� �����.

� ��������, ��� �� �����, ����� ��������������� � ������� ����� � ������ ��� ���������� �� ���������� �������� �������� � ��������� ����� ����� �����������, ��������� ������� �� ��������� � ���������� � ��������������� ����������, �����������, ������ ����� � ��������� ����������� �������.

������, ������� � ����� ������ ������������� ������� ���� ��������� �������� � ��������, ������ �� � ������������ ��������-������������� ������. ���� ����������� ������, ����� �� ������� ������ ����������� � �������� ��� ��������������� ���������� ������������ ��������������, ������� ��������� ������ �������� ��������� ����� ������.

���� ����������� � ����� �������� � �������� ������ ����� ������, �� ���� � ����� ����� ������������. ������������ �������� ������� ��� ������ �� ������� � ������ �� ����������� ��� ������ ���������� ������-������������ ����.

������ �������� ������������� ���������� ����������� ������� ����� ��������, ��������������� ��� ������ �����, ��� ������������ ���������� ��������� �������, �� ������� ������� � ������ �����.

��� ���������� ����� �. ����������� ���������.

������ � �������� ���������� ����� ������ ��� �� ������ � ���� ���� ����� � ��������� ������ �� ����� ����� ����. ���������� ������������ �������� ��� ������ ������������� ����, �������� � ������� �������� ������������ ������������� ����� (������� ��������� �������) � �������. � ����� ���������, ���������, ���� � ��� ����� �������� � ��� �����, ������ ����������� ��������.

���� ����������� �� ������ ���������� ��������� ������ ��������, ��� ��������� �����, �� � ����� ������� ���������: ��������, ����������������� ����� ����� � ������ ���� � ������� ����� �������, ������� �������� �������� ������������� �������, ��������� ���������� � ������� �����, �� ������� �����.

������� ������������� ������� ��������� ������ ������ � �� ������ ����������� ��������� ������, – ����� ����������. � �� �����, ��� �������� � �������� � �� ��������� �����: �� ����� ������� ������������ ����������������.

��� �� ��������������� ��� ����������������, � ��� ��� �����������?

���������� ������� �� ���� ������ ���: ����������������� ����� ���������� �� ��������� ���, ��� ��� ��������� ���������� � �����������, � �������� ���� �� ����� ���������� ������������ � �������������� ������.

� ���� ������� � � ���������� �������� � � ���������� ������ � �� ����� �������� ���������������� ���, ��� ������� �� ���� �� �� ����� �� ������������ �����������, �� �������� � �� �� �����, � �� �� ����� ��������, � ����� �����-������ ���� ������.

��� ����� � ��� ��������� ���� � ������� �������������� �����������, ����� ����� �����������.

� �������� ������������ ���������� ������������. ������� �������, �������� �� ������ ��������� � �������������, �� � ����������� � �������� ������, ��������������������, ��� ����� �����, ������� � � ������� �������� �����������, �������������� �������, ��������� ���� �����������, ����������� �����������.

� ����� ������� ���������� �� ����������� ����� ��������� �������� � ���������� �� ����� ���������������. �� ������ � �������, ��������� ������������, �������, ��� �� ����� � �������� � ������ ���������� ������ ��������, � ����� ��������� ������ ��������� ���������� ��������� � ��������. �� ������� ����� �������� � ������� ������ ������� �������.

������ ����������� � �������� ������� ���� ����� ��������, ����������� ���������� ������������ ��������������.

�� ��������� ����������� �������� ������� � � ������ �������� � ������������� �������������� �������������, ��������������, ������������� ����, � ����� ����������� , ������, ������, ���������, ��������.

� ���� ��� ���� ������������� ��������� ��������� �� ���� �����������, ��� ����� �� ������ ����� �� ������ �������� ��� ������, �� � ������ ��� ���������, �������� ����� ����������� ������������ ���������� ��� ��������.

��������, ������ ������ � �������� �������� ��������� ����� �������� � ���������. � ��� ����� ����� ���������������� ������ ��� � ������������� � �������������� � �������. ������ ���� ���������, ��� �������� ������, ��� ��������� ��������� �������� ����������� ��������������� ���� ����.

��� ���� ������ ����������, ��� �������� ���������� ����, ����� ������������ �������� ������������ (��� ����������� �������, � �� �� ��������� ������) � ������� (��� ������������� ������� �����).

��� ����� ��� ����� �������, ���������� ������������� ������������ ������������, �������������� ��������. �� ���� ������������ ������ ���� ������� ������ � ���� ��������������� � ������������� ��� �������������� �������.

� ���� ������������ ���������, ����� ����� �������, ������� ������������� ������, �������������� ���������� ����� �������� ������ ����.

���������� ������ ������ � �������� � ������������� �������� �� ������ �������������, �� � ������ � �������������� ������������ ����� �������� � ����� ������������� ��������: �� ��������, �������, ������� ������ ��������, ������ �� ��������� � ������������ �� ��� ��������� ����� ������ � ����������. �� ����� � ������ ������ �������� � ���� ������ ��������� ����� � ����. ��� ��, ���� � ����������� ����� ������ ��������, ����������� � ��� ����������, ����������� ����� ������� � �������, ������������ ������������ �����, ���� ������.

���� ������ � �������.

��������� ��������, ��� ��� �� ��������� ���� �������� �� ���� ����� ��������, ���������� � ��������. � ����� ����� ��������, ���������� � ���� ���� ������ �����, � �� ����� ������� ��������, ����������� � ������������ ����, � ��� ���� ����, �������� ����������� ���������� ��������.

�������� ��� ����� ���� ����� �� ����� ����� ������� ������� � �����������, ������� ��� ������ ���� ��� ������ ������������� ��� �����������, � ���� ���������, �� � �������� �� �� ����������� ��� ��������� ������. ������� ����� ������ � ���, ��� �������� ���������� ��������� �������������� ���. ��� ��������� ��������� �������������� ������� �� ��� ������.

� ������ ������������ ���������, ��� �������������, ������� ����� (�������������: ����, ����������, ��������, �������, �����������; ���������������, �� �������������� ���������: ������� ������ ���������, ������, ������ � �.�.). �������� ������������� �������� � ������ � �����������.

�� ������ ������ ������������ ���������, ��� ����������, �������, �������� ����������� ���� �� ������������ ��� �����������.

���� ��� ����� ������������ ��������� �������� �� ���������� ���������� ��������, ��������������� ����������, ��������, � ��������� ��������� ������ ��� � �������� ������������� ������� ����� ��������, �� ����� ����������� ���������������, �� ����� �������������� ���������, ��������������� ���� ����������� ��� ������ �� ���������. � �� ����� ��� �������� ���������� ��������� ��������� ��� ������ ����, ��������������� �������� ��������� �������� ����� ��������������� ������ �� ����, � ������� ������������ ����� ��������� ����������� ��������� ������������ �� ���. ��� ��������� ����������� �� ������������� ������, � �� �������������� ������ ��� �� ���������.

�������������� ����������:

1. ������� �.�. ������� ������� � ���������� �������� ������: ����.-����. � �.: �����������, 1992�.

2. ������� �.�. ������������ ���� ��������: ������ � �������� � �������� ���� � ������.� – �.: ����������-�����, 1994�.

3. �������� �.�. �����������: �����, �����, ����������, -�.: ������, 1988�.

����������   ..  641  642  643   ..

Источник: https://zinref.ru/000_uchebniki/00500biologia/000_lekcii_biologia_05/642.htm

Учение о биосфере

Учение о биосфере 2
Учение о биосфере Земли — одно из крупнейших и наиболее интересных обобщений современного естествознания. Оно является научной основой для исследования природных объектов и комплексного подхода при организации современного производства.

Жизнь на планете протекает и развивается лишь в тонком слое атмосферы, гидросферы и литосферы. Вот эту тонкую земную оболочку, населенную организмами, принято называть биосферой.

Биосфера — область «жизни», пространство на поверхности земного шара, в котором обитают живые существа.

Величие В.И. Вернадского в том, что он впервые понял и научно обосновал единство человека и биосферы. Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) — крупный отечественный ученый, минералог и кристаллограф, один из основоположников геохимии и биогеохимии.

Суть этого учения: биосфера – это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов.

Основные положения учения В.И. Вернадского о биосфере.

Прежде всего, В.И. Вернадский определил пространство, охватываемое биосферой Земли. Биосфера (греч. «биос» — жизнь; «сфера» — шар) — оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы, гидросферу. Планета Земля характеризуется наличием трех поверхностных геосфер — гидросферы, литосферы, атмосферы.

Гидросфера, или водная оболочка Земли, представлена океанами, морями, озерами, реками и искусственными водоемами. Водная оболочка покрывает около 71% поверхности земного шара, наибольшая глубина в западной части Тихого океана достигает 11,5 км (Марианская впадина).

Литосфера, или земная кора, представляет собой внешнюю твердую оболочку земного шара мощностью в несколько десятков километров. В контексте биосферы под литосферой обычно понимают только поверхностную ее часть — почву.
Атмосфера, или воздушная оболочка, состоит из нескольких слоев: тропосферы до 15 км высоты над поверхностью Земли; стратосферы, с озоновым экраном, простирающейся до 100 км высоты; ионосферы, представляющей слой разреженного газа, высотой до 500 км. Биосфера включает в себя: 1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы). 2) Тропосфера (нижний слой атмосферы). 3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.). 4) Литосфера (верхняя часть земной коры). Возраст биосферы приблизительно 4 млрд. лет.

Схема строения биосферы

Вернадский различал следующие категории веществ: 1) живое вещество – совокупность живых организмов, населяющих биосферу, (от простейших вирусов до человека), характеризуется химическим составом, массой, энергией, информацией; трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот). Живое вещество — «функция биосферы», а биосфера — результат развития живого веществ. 2) биогенное вещество — продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть, торф, мел); 3) биокосное вещество — продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды). Имеет минеральную основу, которая коренным образом преобразована жизнедеятельностью организмов (почвенный покров, воздух, вода). 4) косное вещество — все, что не имело связи с живым (застывшая лава, вулканический пепел). 5) Радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т.д.). 6) Рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии. 7) Вещество космического происхождения – метеориты, протоны, нейтроны, электроны. В пределах биосферы существуют 4 среды жизни: две мертвые (вода, воздух), одна биокосная (почва) и одна живая (организм). Процессы, протекающие в экосистеме (число живых организмов, скорость их развития и т.п.), зависят от количества энергии, поступающей в экосистему, и от циркуляции веществ в экосистеме. Биосфера является энергетически незамкнутой системой, в которой идет поглощение энергии из внешней среды. Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров. В настоящее время на Земле существует более 2 млн. организмов , из них 0,5 – растения, 1,5 – растения и микроорганизмы (из них 1 млн. насекомых). Основной особенностью живого существа является, кроме клеточной деятельности и передачи информации, способ использования энергии. Живые существа улавливают энергию космоса в виде солнечного света, удерживают ее в виде энергии сложных органических соединений (биомасса), передают ее друг другу и трансформируют в другие виды энергии (механическую, электрическую, тепловую). Неживые вещества преимущественно рассеивают энергию. Живое вещество, биосфера, преобразует энергию Солнца в свободную энергию, способную совершать работу. Работа, производимая жизнью, состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере. Все почвы и минералы поверхности (чернозем, глина, известняк, руда, месторождение углей и нефти) образовались под воздействием жизни. Преобразование энергии в организмах основано на разнице температуры и других принципах. Живые существа следует рассматривать как химические машины, где химическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Особенности функционирования живых существ:

• способность к самовоспроизведению; • способность образования полимерных оболочек, ограждающих живое вещество от косной среды; • способность аккумулировать и передавать химическую энергию, а также осуществлять химические реакции в нормальных условиях температуры и давления без образования побочных продуктов. Жизнь на Земле идеально экологична.

Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии.

Круговорот веществ в биосфере

Основной принцип функционирования экосистем — получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов.

Рассмотрим такой круговорот для основных компонентов, входящих в состав биосферы.

Круговорот углерода

Для примера рассмотрим круговорот углерода. В атмосфере запасы углерода в виде СО2 невелики, в земной коре они присутствуют в виде ископаемого топлива. Когда около 2 млрд лет назад на Земле появилась жизнь, атмосфера в основном состояла из СО2. Первые организмы были анаэробными, т.е. жили в отсутствие кислорода. Накопление кислорода обусловлено существованием зеленых растений. Сейчас его запасы на Земле оцениваются в 1,6-105т. Эту массу зеленые растения могут создать за 10 тыс. лет. Поступивший в атмосферу по разным причинам углерод усваивается зелеными растениями, выделяющими в процессе своей жизнедеятельности кислород. А в результате потребления животными органических соединений происходит окисление органических веществ до углекислого газа, который поступает в атмосферу. Иными словами, углерод — главный участник биотического круговорота. Человек активно вмешивается в этот круговорот, что может в ближайшие 100 лет привести к изменениям климата, подъему океана, уменьшению количества кислорода в составе атмосферы и пр.

Круговорот серы

Сера преобразуется в различные соединения и циркулирует в биосфере. Из природных источников она попадает в атмосферу в следующем виде: сероводород (H2S) — бесцветный, дурно пахнущий ядовитый газ — при извержении вулканов, при разложении органических веществ в болотах и затапливаемых приливами низинах; диоксид серы (SO;) — бесцветный, удушливый газ при извержении вулканов; частицы сульфатных солей (например, сульфат аммония) – из мельчайших брызг океанической воды. Около трети всех соединений серы и 99 % диоксида серы, попадающих в атмосферу, имеют антропогенное происхождение. Сжигание серосодержащих углей и нефти для производства электроэнергии дает примерно две трети всех антропогенных выбросов двуокиси серы в атмосферу. Остальная треть приходится на такие технологические процессы, как переработка нефти, выплавка металлов из серосодержащих медных, свинцовых и цинковых руд. В атмосфере двуокись серы окисляется кислородом до газообразного триоксида серы, который при реакции с водяным паром образует мельчайшие капельки серной кислоты (H2SO4). Взаимодействуя с другими атмосферными компонентами, триоксид серы может образовывать мельчайшие частицы сульфатных солей. Серная кислота и сульфатные соли вносят свой вклад в образование кислотных осадков, нарушающих жизнедеятельность лесных и водных экосистем.

Круговорот воды

Гидрологический цикл, в процессе которого происходит накопление, очистка и перераспределение планетарного запаса воды, состоит в следующем. Солнечная энергия и земное притяжение непрерывно перемещают воду между океанами, атмосферой, сушей и живыми организмами. Важнейшими процессами этого круговорота являются испарение, конденсация, осадки и сток воды назад в море для возобновления цикла. Под воздействием поступающей солнечной энергии вода испаряется с поверхности океанов, рек, озер, почв и растений и поступает в атмосферу. Ветры и воздушные массы переносят водяной пар в различные районы Земли. Понижение температуры в отдельных частях атмосферы приводит к конденсации водяного пара, образованию облаков и туманов и выпадению атмосферных осадков. Часть пресной воды возвращается на поверхность земли в виде осадков, замерзает в ледниках. Однако в основном она заполняет понижения и ложбины и стекает в ближайшие озера, ручьи и реки, которые несут ее назад в океан, тем самым, замыкая кольцо круговорота. Такой сток пресных вод с поверхности суши вызывает также эрозию почв, которая приводит к перемещению различных химических веществ в рамках других биогеохимических циклов. Значительная часть возвращаемой на сушу воды просачивается глубоко в фунт. Там происходит накопление фунтовых вод в водоносных горизонтах — подземных резервуарах. Подземные источники и водотоки в итоге возвращают воду на поверхность суши и в реки, озера, ручьи, откуда она вновь испаряется или стекает в океан. Однако циркуляция подземных вод происходит несравнимо медленнее, чем циркуляция поверхностных и атмосферных вод.

Эволюция биосферы

Первый этап — возникновение и формирование биосферы, характеризуется развитием в гидросфере простейших водных организмов. Это были одноклеточные прокариоты (организмы, не имеющие оформленного ядра), которые в ходе эволюции разделились — на одноклеточных и многоклеточных, растения и животных, особей мужского и женского пола, продуцентов, консументов и редуцентов.

Постепенное увеличение в воде количества кислорода за счет жизнедеятельности организмов и его диффузия в атмосферу сделали возможным быстрое распространение жизни и развитие, обладающих оформленным ядром, клеток, что привело к эволюции более сложных живых систем. Когда содержание кислорода около 700 млн. лет назад достигло примерно 8%, появились первые многоклеточные организмы. Примерно 600 млн. лет назад произошел эволюционный взрыв новых форм жизни таких, как губки, кораллы, черви, моллюски, морские водоросли и др. Таким образом, длительный период (3500 — 400 млн. лет назад) вода была главной средой жизни, а эволюция в ней дошла до высших растений и позвоночных животных.

Вторым этапом эволюции биосферы можно считать появление у гидробионтов паразитов (временных вредных сожителей) и симбионтов (постоянных полезных сожителей). Это привело к формированию второй среды жизни — организма. Явление симбиоза (и паразитизма) продолжало развиваться и с появлением новых сред жизни (воздух, почва).

Третий этап эволюции биосферы — выход организмов из водной среды на сушу, где под их непосредственным влиянием сформировались новые среды жизни — воздух и почва. Выход растений на сушу представлял собой настоящую революцию в истории биосферы, так как развитие окислительной атмосферы в результате фотосинтеза способствовало возникновению многоклеточности. обеспечило выход жизни на сушу. Образование почвы изменило структуру поверхностного слоя планеты, создав условия для мощного развития растительности. Это создало предпосылки для выхода на сушу различных животных. Началось формирование наземных позвоночных. Некоторые амфибии приобрели способность размножаться вне воды. Появились первые пресмыкающиеся. Насекомые начали завоевывать воздушную среду. 190 — 230 млн. лет назад на суше имело место взрывное развитие пресмыкающихся. Это было время динозавров. Около 190 млн. лет назад появились первые млекопитающие, птицы. Таким образом, около 400 — 350 млн. лет тому назад в биосфере сформировались четыре среды жизни, существующие и поныне: вода, почва, воздух и организм. На протяжении последующей истории Земли шло развитие этих сред жизни, обогащался их химический состав, возникали новые обитатели.

Четвертым этапом эволюции биосферы следует считать появление живорождения у животных: до рождения развивающихся в специальных органах тела матери, а после рождения ведущих свободный образ жизни в воде, воздухе или почве.

Пятым этапом эволюции биосферы следует считать социальный, когда человек из обычного биологического вида стал биосоциальным существом. На данном этапе эволюции биосферы развивающийся человек все более активно входит в различные биоценозы и экосистемы. Он истребляет одни виды, приручает и окультуривает другие, создает новые сорта растений и породы животных.
Шестой этап эволюции биосферы связан с ее переходом под влиянием разумной деятельности человека в состояние ноосферы (сферы Разума). Развитие жизни (биогенез), по представлениям В.И.Вернадского, пойдет по пути развития разума (ноогенеза). В связи с развитием общества и усилением его отрицательных воздействий на биосферу, особенно с наступлением эпохи научно-технической революции, приведшей биосферу в состояние глобального экологического кризиса, переход биосферы в ноосферу отодвинулся на неопределенное время. Техносферу не следует считать особым этапом развития биосферы, а лишь результатом воздействия человека на окружающую среду в условиях развития современного общества, одерживающего переход к ноосфере. Следует отметить, что предотвратить изменение среды невозможно, как невозможно остановить прогресс человеческого общества. Очевидно, необходимо так управлять процессами взаимоотношений между человеком и биосферой, чтобы они были взаимно выгодны и чтобы развитие общества не привело к деградации биосферы.

Итак, в процессе развития биосферы выделяют 3 уровня :
1) Биосфера
(где человек воздействовал на природу незначительно).

2) Биотехносфера
Техносфера
представляет собой совокупность искусственных объектов, созданных целенаправленной деятельностью человека, и природных объектов, измененных этой деятельностью. Современная биосфера – это результат длительной эволюции органического мира и неживой природы. Человеческое общество – это один из этапов развития жизни на Земле. Деятельность человека следует рассматривать как составную часть биосферы. Техника – это качественно новый этап ее развития. Возникает вопрос – каким путем пойдет развитие человека и биосферы в будущем, какими средствами избежать необратимых последствий в природе. Предотвратить изменения невозможно. Очевидно, что следует научиться управлять процессами между человеком и природой так, чтобы они были взаимовыгодны.
3) Ноосфера – сфера разума.
Это понятие ввел французский математик и философ Ле-Руа в 1927 году, а обосновал Вернадский в 1944 г. Это высшая стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. В ноосфере человек становится крупной геологической силой, он перестраивает своим трудом и мыслью область своей жизни. Человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может. Его существование – есть функция биосферы, которую он неизбежно изменяет.

Источник: http://testent.ru/load/studentu/ehkologija/uchenie_o_biosfere/85-1-0-3749

Учение Вернадского о биосфере

Учение о биосфере 2

Большие достижения в естественных науках совершил В.И. Вернадский. У него есть множество работ, и он стал основателем биогеохимии – нового научного направления. В его основе лежит учение о биосфере, которое основывается на роли живого вещества в геологических процессах.

На сегодняшний день существует несколько понятий биосферы, основным среди которых считается следующее: биосфера – это среда существования всех живых организмов.

Область охватывает большую часть атмосферы и заканчивается в начале озонового слоя. Также в биосферу входит вся гидросфера и некоторая часть литосферы.

В переводе с греческого слово означает «шар» и именно в пределах этого пространства обитают все живые организмы.

Ученый Вернадский считал, что биосфера – это организованная сфера планеты, которая находится в контакте с жизнью. Он первый создал целостное учение и раскрыл понятие «биосферы». Работа российского ученого началась в 1919 году, а уже в 1926 гений презентовал миру свою книгу «Биосфера».

Согласно Вернадскому биосфера – это пространство, область, место, которое состоит из живых организмов и среды их обитания. Кроме того, ученый считал биосферу производным. Он утверждал, что она является планетарным явлением, имеющим космический характер.

Особенностью данного пространства является «живое вещество», которое населяет пространство, а также придает уникальный облик нашей планете. Под живым веществом ученый понимал все живые организмы планеты Земля.

Вернадский считал, что на границы и развитие биосферы влияют различные факторы:

  • живое вещество;
  • кислород;
  • углекислый газ;
  • вода в жидком состоянии.

Эту среду, в которой сосредоточена жизнь, могут ограничивать высокие и низкие температуры воздуха, минеральные вещества и чрезмерно соленая вода.

Изначально Вернадский считал, что биосфера состоит из семи разных веществ, связанных между собой геологически. К ним относятся:

  • живое вещество – данный элемент состоит из огромной биохимической энергии, которая создается в результате непрерывного рождения и умирания живых организмов;
  • биокосное вещество – создается и перерабатывается благодаря живым организмам. К данным элементам относится почва, горючие ископаемые и др.;
  • косное вещество – относится к неживой природе;
  • биогенное вещество – совокупность живых организмов, например, лес, поле, планктон. В результате их гибели образуются биогенные породы;
  • радиоактивное вещество;
  • космическое вещество – элементы космической пыли и метеориты;
  • рассеянные атомы.

Чуть позже ученый пришел к выводу, что в основе биосферы лежит живое вещество, под которым понимается совокупность живых существ, взаимодействующих с неживым костным веществом.

Также в биосфере есть биогенное вещество, которое создается с помощью живых организмов, а это преимущественно горные породы и минералы.

Помимо этого, в биосферу входит биокосное вещество, произошедшее вследствие взаимосвязи живых существ и косных процессов.

Вернадский тщательно изучал свойства биосферы и пришел к выводу, что основой функционирования системы является бесконечный круговорот веществ и энергии. Данные процессы возможны только в результате деятельности живого организма. Живые существа (автотрофы и гетеротрофы) создают необходимые химические элементы в процессе своего существования.

Так, с помощью автотрофов происходит преобразование энергии солнечного света в химические соединения. Гетеротрофы, в свою очередь, потребляют созданную энергию и приводят к разрушению органических веществ до минеральных соединений. Последние являются фундаментом для создания новых органических веществ автотрофами.

Таким образом, происходит цикличный круговорот веществ.

Именно благодаря биологическому круговороту биосфера представляет собой самоподдерживающуюся систему. Циркуляция химических элементов является основополагающей для живых организмов и существования их в атмосфере, гидросфере и почве.

Ключевые положения учения Вернадский изложил в работах «Биосфера», «Область жизни», «Биосфера и космос».

Ученый обозначил границы биосферы, включив в нее всю гидросферу вместе с океаническими глубинами, земную поверхность (верхний слой литосферы) и часть атмосферы до уровня тропосферы.

Биосфера является целостной системой. Если один из ее элементов погибнет, то биосферная оболочка разрушится.

Вернадский первый из ученых, кто стал употреблять понятие «живое вещество». Жизнь он определял как фазу развития материи. Именно живые организмы подчиняют себе другие процессы, которые происходят на планете.

Характеризируя биосферу, Вернадский утверждал следующие положения:

  • биосфера является организованной системой;
  • живые организмы являются доминирующим фактором на планете, и они сформировали современное состояние нашей планеты;
  • на земную жизнь оказывает влияние космическая энергия

Таким образом, Вернадский заложил основы биогеохимии и учений о биосфере. Многие его утверждения актуальны на сегодняшний день. Современные ученые продолжают изучать биосферу, но они также уверенно опираются на учение Вернадского. Жизнь в биосфере распространена везде и всюду обитают живые организмы, которые за пределами биосферы существовать не могут.

Работы известного российского ученого распространены по всему миру и используются в наше время. Широкое применение учений Вернадского можно увидеть не только в экологии, но и в географии.

Благодаря работам ученого охрана и забота о человечестве стала одной из самых актуальных задач на сегодняшний день. К сожалению, с каждым годом проблем с окружающей средой становится всё больше, что ставит под угрозу полноценное существование биосферы в будущем.

В связи с этим, необходимо обеспечить устойчивое развитие системы и минимизировать развитие негативных воздействий на окружающую среду.

Источник: https://ECOportal.info/uchenie-vernadskogo-o-biosfere/

1.2. Учение о биосфере

Учение о биосфере 2

Биосфера– оболочка Земли, состав, структура иэнергия которой определяется совокупнойдеятельностью живых организмов.

Глобальнаяэкология -учение о биосфере Земли.

Биосфераохватывает часть атмосферы до высотыозоновогоэкрана (20-25 км),часть литосферы и всю гидросферу. Нижняяграница опускается в среднем на 2-3 кмна суше и на 1-2 км ниже дна океана.

Вбиогеохимическом аспекте — это оболочкаЗемли, в пределах которой распространенажизнь.

Термин«биосфера» ввел Э. Зюсс (1875), понимавшийее как тонкую пленку жизни на земнойповерхности, в значительной мереопределяющая «лик Земли».

Целостноеучение о биосфере разработал В.И.Вернадский.

Основныесвойства биосферыпо В.И. Вернадскому:

1)целостность и организованность биосферы;

2)«всюдность» ее живого вещества;

3)наличие в ней четких дискретныхобразований.

Особоон выделял охваченный жизнью слойбиосферы, где сосредоточена основнаямасса организмов: наземная,планктонная и донная пленка жизни.Биосфера какглобальная система жизни образованасовокупностью биогеоценозов.

Веществобиосферы сложно и имеет несколькокомпонентов:

  1. совокупность живых организмов — живое вещество;

  2. вещество, создаваемое и переработанное живыми организмами, — биогенное вещество (каменный уголь, битумы, известняки);

  3. косное вещество, образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует (твердое, жидкое, газообразное);

  4. биокосное, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами (почти вся вода биосферы, нефть, почва);

  5. вещество, находящееся в процессе радиоактивного распада;

  6. рассеянные атомы, которые непрерывно создаются из различных видов земного вещества под влиянием космических излучений;

  7. вещество космического происхождения, которое включает отдельные атомы и молекулы, входящие в ионосферу из электромагнитного поля Солнца, проникающие из космических пространств.

Живоевещество в биосфере выполняет двеосновные функции:

1)Энергетическая функция: Чтобыбиосфера могла существовать и развиваться,ей необходима энергия, собственныхисточников которой она не имеет. Онаможет потреблять энергию только отвнешних источников. Таким главным источником для биосферы является Солнце.

2)Средообразующаяфункция.Выражается в соответствующихбиогеохимических функциях, которые свидетельствуют об участии живыхорганизмов в химических процессахизменения вещественного составабиосферы:

а)газовая– поглощение и выделение газов (например,зеленые растения поглощают кислород;бактерии восстанавливают азот,сероводород; животные и растения выделяютуглекислый газ).

б)концентрационная– организмы-концентраторы накапливаютв своих телах и скелетах азот, фосфор,кремний, кальций, магний.

в)окислительно-восстановительная– живое вещество окисляет, например,углеводы до углекислого газа ивосстанавливает его до углеводов.

г)биохимическиефункции связаны с жизнедеятельностьюживых организмов – их питанием, дыханием,размножением, смертью и последующимразрушением тел. В результате происходитхимическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, послеумирания, в косное.

д)биогеохимическиефункции, связанные с деятельностьючеловека

Биосферапредставляет собой грандиознуюравновесную систему с непрерывнымкруговоротом вещества и энергии. Развитиебиосферы определяется потоком энергии,доминирующим источником которой являетсяСолнце.

В биосфере энергия солнечногоизлучения расходуется, трансформируется,связывается. накопителями энергииявляются органические вещества. Потокэнергии в биосфере складывается изэнергии Солнца и внутренней энергииЗемли.

Однако энергетический обменохватывает все составные части биосферы,включая и живое вещество.

Всевещества на планете Земля находятся впроцессе биохимического круговорота.Выделяют два основных круговорота:большой (геологический) и малый(биотический).

  • Большой круговорот длится миллионы лет. Горные породы разрушаются, выветриваются и потоками вод сносятся в Мировой океан, где образуют мощные морские напластования.

  • Малый круговорот, являясь частью большого, происходит на уровне биогеоценоза и заключается в том, что питательные вещества почвы, воды, воздуха аккумулируются в растениях, расходуются на создание их массы и жизненные процессы в них.

Вмешательствочеловека отрицательно влияет на процессыкруговорота. Например, осушение болот,вырубка лесов или нарушение процессовассимиляции веществ растениями врезультате загрязнения приводят кснижению интенсивности усвоенияуглерода.

Избыток органических элементовв воде под воздействием промышленныхстоков вызывает загнивание водоемов иперерасход растворенного в водекислорода, что препятствует развитиюаэробных (потребляющих кислород)бактерий.

Сжигая ископаемое топливо,фиксируя атмосферный азот в продуктахпроизводства, связывая фосфор вдетергентах (синтетические моющиесредства), человек нарушает круговоротэлементов.

Скоростькруговорота биогенных элементовдостаточно высока. Время оборотаатмосферного углерода составляет около8 лет. Общее время круговорота азотаоценивается более чем в 110 лет, кислорода— в 2500 лет.

Круговоротвеществ в природе подразумевает общуюсогласованность места, времени и скоростипроцессов по уровням от популяции добиосферы. Такую согласованность явленийприроды называют экологическимравновесием.Это равновесие динамичное и подвижное.

Вцелом принцип круговорота в природесохраняется. Более простые экосистемыобъединены в общую планетарную экосистему— «биосферу», в которой круговоротвеществ проявляется в полной мере.

Продуктивностьбиосферы по одним оценкам достигает164 млрд. тонн сухого органическоговещества в год. По другим оценкам— 83млрд. тонн в год: 30 — для океанов и 53 —для наземных биомов.

Хотяокеан и покрывает 0,7 общей поверхностиЗемли, его вклад в производство чистойпродукции составляет лишь 40 %. Леса,занимающие лишь 0,1 часть площадиматериков, фиксируют почти половинуобщей энергии его продуцентами.

Культивируемыеземли обладают высокой первичнойпродуктивностью. Но она несоизмеримас общей первичной продуктивностью леса.Высокая чистая первичная продуктивность,полученная агрономами, не означаетпрогресса в использовании фотосинтеза.

Ниодна из составляющих биосферу оболочекне может развиваться изолированно отдругих. Любое качественное изменениеодной из них адекватно сказывается надругой. Всеобщий закон сбалансированностибиосферы является основным принципомсуществования всего органического инеорганического мира.

Количествобиомассы живого вещества имеет тенденциюк определенному постоянству. Наблюдаетсяпримерное планетарное равновесие междупродукцией живого вещества и егоразложением.

Дисбаланс в этот процессвносят не только (и не столько) любыеестественные катастрофические изменения,происходящие на земле, но и хозяйственнаядеятельность человека, которая можетне только быть соизмерима с катастрофическиразвивающимися природными факторами,но даже превышать уровень их воздействия.

Потеряобъема биомассы при вторичнойпродуктивности связана с колоссальнымизатратами энергии на дыхание, мышечнуюэнергию, передвижение и т. д. Чем большедлина пищевой цепи, тем меньше вторичнаяпродуктивность. Например, на производство1 кг говядины требуется 80 кг травы, а дляпроизводства 1 кг форели потребуется 5кг мяса.

Человечество,люди являются частью биосферы. Благодаряпостоянно увеличивающемуся производственномувоздействию на окружающую среду человеки общество вносят существенные возмущенияв биосферу. Биосфера постепенноэволюционирует в ноосферу.

Понятиеноосферы было введено французскими философамиЭдуардом Леруа (1870—1954) и Тейаром деШарденом (1881-1955).

Ближевсех к пониманию ноосферы пришли русскиеученые В.И. Вернадский, К.Э. Циолковский(1857-1935) и А.Л. Чижевский (1897-1964).

Существуютузкое и широкое понятия ноосферы:

  • В узком понимании единственным ноосферным объектом, определяющим фактором ее развития, выступает человек. При этом ноосфера понимается как высший этап развития биосферы, когда естественная и искусственная среда управляются под влиянием и воздействием со стороны разумных преобразований человека.

  • Если принять, что разумная жизнь во Вселенной отнюдь не ограничивается только ее проявлением на Земле, то мы приходим к широкому понятию ноосферы, когда разумная деятельность выходит за рамки только лишь человеческой деятельности. В этом подходе разумная и сознательная деятельность распространяется на всю Вселенную (Космический Разум), а ноосфера выступает как разумная сторона Вселенной.

В.И.Вернадский подчеркивал, что человечествостановится мощной геологической силой,способной производить глобальныеизменения на Земле. В связи с этимбиосфера какобласть активной жизни превращается вноосферу —сферу разума.

Допоявления человека равновесие биосферыопределяли пятьэнергетических факторов:

  • солнечная радиация,

  • сила гравитации,

  • тектонические силы,

  • химическая энергия,

  • биогенная энергия.

Этипять факторов развивались по геологическойшкале времени и за 3,5 млрд. лет сформировалиприродную среду.

  • в настоящее время появился новый факторэнергия мирового производства (развивается не по геологической, а по исторической шкале времени; от организации производства зависит сохранение или необратимое нарушение подвижного равновесия в биосфере).

Внауке существует один из важнейшихпринципов – принципсовместной коэволюцииобществаи природы – параллельная,совместная эволюция или историческаяадаптация природы и человечества,необходимость гармоничного совместногоразвития человечества и биосферы (наоснове теории ноосферы Вернадского).

Источник: https://studfile.net/preview/1957383/page:6/

Vse-referaty
Добавить комментарий