Биосфера (от греч. "биос" - жизнь и сфера - шар)

Отечественным основоположником учения о биосфере является

В. И. ВЕРНАДСКИЙ. Он рассматривал ее как оболочку Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей и прошлой деятельностью живых организмов.

В И. Вернадский определил биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере семь равных, но геологически взаимосвязанных типов веществ.

1. ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО - организмы, населяющие нашу планету. Масса живого вещества составляет лишь 0, 01% от массы всей биосферы, но является важнейшим ее компонентом.

Важнейшим свойством живого вещества является способность к воспроизводству и распространению по планете Живое вещество распространено неравномерно. Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы ( поверхность суши), атмосферы и гидросферы ( поверхность океана), гидросферы и литосферы ( дно океана), и особенно на границе трех оболочек - атмосферы, литосферы и гидросферы ( прибрежные зоны). В настоящее время по видовому составу на Земле преобладают животные (более 2 млн. видов) над растениями (0,5 млн.) В то же время, запасы фитомассы составляют 99% запасов живой биомассы Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличивается от полюсов к экватору. Живое вещество обладает свойствами:

а) способность быстро осваивать все свободное пространство;

б) движение не только пассивное, но и активное;

в) устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговорот веществ);

г) высокая приспособительная способность (адаптация);

д) феноменально высокая скорость протекания реакций;

е) высокая скорость обновления живого вещества.

2.БИОГЕННОЕ ВЕЩЕСТВО - неживые тела, образующиеся в результате жизнедеятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: известняки, мел др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.).

3.КОСНОЕ ВЕЩЕСТВО - неживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов ( породы магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы.).

4.БИОКОСТНОЕ ВЕЩЕСТВО – биокостные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов ( почвы., илы, кора выветривания и др.)

5.РАДИОАКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО - атомы радиоактивных элементов (уран -238, 235, торий -232,радий 226, радон- 222,220, калий -40, рубидий -87, кальций -48, цирконий-96, углерод-14 и др.

6.РАССЕЯННЫЕ АТОМЫ - отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном виде( в таком состоянии часто существуют атомы микро - и ультрамикроэлементов: марганец, кобальт, цинк, медь, золото, ртуть и др.)

7.ВЕЩЕСТВО КОСМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ - вещество, поступающее на поверхность Земли из космоса(метеориты, космическая пыль).

Биосфера возникла под влиянием солнечной энергии в результате длительных биохимических процессов. В биосферу входят:

· нижняя часть атмосферы, состоящая из тропосферы и нижней части стратосферы, высотой до 22 -25 км, на высоте которой образуется стратосферный озон, поглощающий 99% ультрафиолетовых лучей, убивающих все живое;

· гидросфера, где наблюдается жизнь ниже глубины Мирового океана на 1-2 км;

· литосфера - верхняя оболочка Земли глубиной до 4,5 км.

Биосфера представляет собой грандиозную равновесную систему с непрерывным круговоротом веществ и энергии, в котором активную роль играют микроорганизмы. Для биосферы важно:

· присутствие живого вещества;

· наличие значительного количества воды;

· восприятие мощного потока энергии солнечных лучей;

· присутствие поверхностей раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной.

Все вещества на планете Земля находятся в процессе 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 образуются морские напластования

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

В круговороте участвуют три группы организмов:

1)продуценты - автотрофные организмы и зеленые растения, которые, используя солнечную энергию, создают первичную продукцию живого вещества. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород;

2) консументы - гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных и друг друга. Они подразделяются на консументы 1 -го порядка - животные, питающиеся растениями; потребляющие кислород и выделяющие углекислый газ; консументы 2 -го порядка - хищники и паразиты растительных организмов; консументы3 -го и 4 -го порядка - сверхпаразиты;

3) редуценты - организмы, питающиеся организмами, бактериями и грибами.

Вмешательство человека отрицательно влияет на процессы круговорота. Например, осушение болот, вырубка лесов или нарушение процессов ассимиляции веществ растениями в результате загрязнения приводит снижению интенсивности усвоения углерода. Избыток органических элементов в воде под воздействием промышленных стоков вызывает загнивание водоемов и перерасход растворенного вводе кислорода, что препятствует развитию аэробных (потребляющих кислород) бактерий. Сжигая ископаемое топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, связывая фосфор в детергентах (синтетических моющих средствах), человек нарушает круговорот элементов.

Скорость круговорота биогенных элементов достаточно высока. Время оборота атмосферного углерода составляет около 8 лет. Общее время круговорота азота оценивается более чем в 110 лет, кислорода -в 2500 лет.

В настоящее время на ЗЕМЛЕ практически не осталось экосистем, не подверженных влиянию человека. Воздействия человека на экосистемы так интенсивны, что организмы не успевают приспособиться к ним. Длительное время воздействие человека на биосферу определялось только наличием его как биологического вида. Организм человека во многом связан с компонентами биосферы - растительностью, насекомыми, животными, микроорганизмами. Он входит в глобальный круговорот веществ. Человеческий организм, как и организмы других животных, подвержен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, активности солнечной радиации.

Человек - часть природы с биологической и социальной эволюцией, обладающей уникальной способностью самопознания, познания и преобразования окружающего мира. В процессе целесообразной трудовой коллективной деятельности человек воздействует на природу, меняет способы организации своей жизни, создает особые формы общественных отношений. Биологический обмен веществ между человеком и природой сохраняется, однако, в результате производственной деятельности возник новый процесс обмена, имеющий техногенный характер. Он называется антропогенным или социальным обменом веществ и энергии.

До появления человека равновесие биосферы определяли пять энергетических факторов: солнечная радиация, сила гравитации, тектонические силы, химическая энергия, биогенная энергия. Именно они за 3, 5 млрд. лет сформировали природную среду.

На современном этапе исторического развития сложились две формы взаимодействия общества и природы: экономическая и экологическая.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ФОРМА - ПОТРЕБЛЕНИЕ РЕСУРСОВ ПРИРОДЫ, т. е.использование их для удовлетворения своих материальных и духовных потребностей.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФОРМА- охрана окружающей природной среды с целью сохранения человека как биологического и социального организма и его естественной среды обитания.

С середины 20 в. хозяйственное давление человека на природу усилилось: в результате только нерациональной деятельности обращаются в пустыни 44 тыс. га земель, уничтожается 690 тыс. га лесов, исчезает по одному виду животных и растений.

Негативная деятельность человека проявляется в следующих трех направлениях:

1) загрязнение окружающей природной среды;

2) истощение природных ресурсов;

3) разрушение природной среды.

Воздействие человека на природу можно классифицировать различным образом. Например, разделить на разрушительное, стабилизирующее и конструктивное; прямое и косвенное; преднамеренное и непреднамеренное; длительное и кратковременное; статистическое и динамическое, площадное и точечное,; глубинное и поверхностное; глобальное, региональное и локальное; механическое, физическое, химическое и биологическое и т. д.

Гармоничное сосуществование человека и природы - новый этап в развитии биосферы, который академик В И Вернадский назвал ноосферой ( от греч. "ноос" -разум).

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:

1.Дайте определение биосферы.

2.Назовите, из каких веществ состоит биосфера..

3. дайте характеристику составных веществ биосферы.

4. назовите границы биосферы.

5.Что такое круговорот веществ и энергии?

6.Какие организмы принимают участие в круговороте веществ?

7. Назовите формы взаимодействия человека и природы.

8.В чем выражается негативное воздействие человека на природу?