Лекция 2. Учение о биосфере

Учение о биосфере

Правильно понять, найти рациональное решение проблемы взаимодействия системы «общество – техника – природа» помогает учение о биосфере, принадлежащее русскому ученому Владимиру Ивановичу Вернадскому.

Биосфера – наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых организмов.

Биосфера по Вернадскому представляет собой сложную природную систему и включает:

- «живое вещество», т.е. множество живых организмов.

- «биогенное вещество», т.е. органоминеральные или органические продукты, созданные живым веществом (каменный уголь, торф, подстилка, гумус - верхний плодородный слой почвы).

- «биокосное вещество», созданное живыми организмами вместе с неживой природой (вода, атмосфера, осадочные породы).

- «косное вещество», образованное без участия живых организмов (магматические горные породы).

Строение биосферы

Биосфера охватывает:

- нижнюю часть атмосферы;

- всю гидросферу – океаны, моря, поверхностные воды суши;

- верхнюю часть литосферы.

Верхней границей биосферы является озоновый слой (20-30 км от земной поверхности), а её нижняя граница не опускается в литосферу ниже 2-3 км – к биосфере относятся верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся в прошлом) воздействию живых организмов.

Основу жизни на Земле составляет процесс фотосинтеза, осуществляемый наземными растениями, пресноводными водорослями и морским фитопланктоном. Кислород атмосферы Земли является результатом фотосинтеза.

В настоящее время на Земле насчитывается 1265500 видов организмов (1 млн. видов животных и 265500 видов растений).

Биосфера распределена по поверхности Земли неравномерно. Она сформирована в виде природных комплексов, которые называются экосистемами (экологическими системами), или биоценозами.

Питание, дыхание и размножение организмов и связанные с ними процессы создания, накопления и распада органического вещества обеспечивают постоянный круговорот вещества и энергии.

Биосфера является единственным местом обитания человека и других живых организмов, причём из построений Вернадского и ряда других учёных следует закон незаменимости биосферы.

Биосфера–это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

Понятно, что в данном законе имеются в виду возмущения природного происхождения, поскольку антропогенные возмущения могут представлять собой катастрофу на биосферном уровне.

Из этого закона следует, что конечная задача охраны природы – это сохранение биосферы как естественного и единственного места обитания человеческого общества.

Ноосфера

Современные философские концепции сводятся к тому, что процесс взаимодействия общества и биосферы должен быть управляем, с тем, чтобы неизбежный НТП не привёл к деградации биосферы как среды обитания общества.

В отличие от биогенеза этот этап эволюции биосферы рассматривают как этап разумного развития, т.е. ноогенеза. Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу.

Ноосфера – оболочка Земли, включающая общество с промышленностью, языком, хозяйственной деятельностью, религией и всеми иными атрибутами.

Основателем учения о ноосфере в ее современном понимании был В.И. Вернадский.

Закон ноосферы Вернадского имеет следующую формулировку:

Биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек – природа.

Лекция 3. Классификация и свойства экосистем

Состав и структура экосистем

Экосистема – это совокупность всех живых организмов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой.

Экосистема – основная функциональная единица в экологии, поскольку в неё входят и организмы и неживая среда – компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той её форме, которая существует на Земле.

Состав экосистемы представлен двумя группами компонентов:

- абиотическими – компоненты неживой природы (экотоп);

- биотическими – компоненты живой природы (биоценоз).

Биоценоз – совокупность представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) мира и мира микроорганизмов (микробиоценоз).

Экотоп включает две главные составляющие: климат во всех его многообразных проявлениях и геологическую среду – почвы-грунты или эдафотоп. Все компоненты данной системы находятся в постоянном и сложном взаимодействии.

Трофическая цепь

Трофическая цепь (то же, что пищевая цепь, цепь питания) – последовательный ряд видов животных и микроорганизмов, в котором каждый предыдущий служит источником пищи для последующего.

С точки зрения трофической структуры выделяют следующие организмы:

- автотрофы (иначе продуценты) – организмы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза;

- гетеротрофы – организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, а вынуждены использовать то, что создано автотрофами, поедая их.

Среди гетеротрофов выделяют:

- консументы первого порядка (фитофаги, травоядные, растительноядные) – поедают растительную пищу;

- консументы второго порядка (зоофаги, хищники) – поедают животную пищу;

- редуценты (сапрофиты, деструкторы) – разлагают отмершую органику до неорганических веществ.

Примерами трофических цепей могут служить:

- ягель ® олень ® волк (экосистема тундры);

- трава ® корова ® человек (антропогенная экосистема);

- микроскопические водоросли (фитопланктон) ® жучки и дафнии (зоопланктон) ® плотва ® щука ® чайки (водная экосистема).