Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Свойства живого вещества

1. Связывает звенья биосферы.

2. Улавливает энергию Космоса и преобразует ее в химическую, тепловую и другие виды энергии.

3. Способно к самовоспроизведению.

4. Способно к неограниченному развитию (по Вернадскому «напор жизни»).

 

Впервые вся живая оболочка планеты предстала как еди­ное целое - могучее, сложное и в то же время хрупкое образо­вание. Из учения Вернадского вытекала необходимость ком­плексного изучения живых, косных и биологических компо­нентов биосферы в их динамическом единстве.

В конце жизни Вернадский приходит к выводу, что биосфе­ра тесно связана с деятельностью человека; от этой деятельнос­ти зависит сохранность равновесия состава биосферы. Он вво­дит новое понятие - ноосфера, что означает «мыслящая оболоч­ка», т.е. сфера разума. Вернадский писал: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободного мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».

Изучение экосистемы в целом требует более сложных ис­следовательских средств, которые могут быть обеспечены лишь с развитием возможностей вычислительной техники и обработки информации. Невозможность экспериментальной проверки нередко заставляет экологов переводить наблюдае­мые факты на язык математики. Математический анализ (мо­делирование) позволяет выделять отдельные явления из всей совокупности отношений организма и среды, чтобы глубже понять природу этих явлений. Конечно, при этом не надо за­бывать, что математические модели представляют собой лишь приблизительное отображение природных явлений.

На основе экологических моделей могут быть сделаны прог­нозы, доступные для проверки. Если прогноз не сбывается, мо­дель либо исправляют, либо отбрасывают. Те модели и теории, которые недостаточно хорошо совпадают с действительностью, постепенно заменяют другими моделями, лучше отражающими реальный мир. Чрезвычайная сложность экологических систем требует применения графических и математических моделей в такой мере, что современные экологи подчас используют мате­матику в своей работе не меньше, чем биологию.

Взаимосвязи в живой природе, с которыми приходится сталкиваться ученым, чрезвычайно широки и многообразны. Поэтому идеальный эколог, если только таковой существует, дол­жен быть в какой-то мере энциклопедистом, обладающим ком­плексом знаний, сконцентрированных во многих научных и об­щественных дисциплинах. Естественно, таких людей нет, и поэто­му для успешного решения реальных экологических задач необхо­дима совместная междисциплинарная работа исследовательских групп, каждая из которых представляет различные отрасли науки.

Возвращаясь к истокам возникновения экологии, отметим, что по своему зарождению и особенно дальнейшему развитию она весьма отличается от других наук, большинство из которых (например, биологию) можно представить в виде ствола дерева, от которого отходят многочисленные ветви - цитология, гисто­логия, физиология и т.п. Экология же представляет собой как бы массу корней, которые, сливаясь воедино, образуют общий ствол.

В основании находятся классические естественные дис­циплины - ботаника и зоология. Затем следуют почвоведение и физическая география, геология, климатология, биохимия и микробиология, высшая математика (для построения моде­лей), социология, география населенности, психология, тео­рия культуры, экономика. Различные дисциплины, образую­щие этот ствол, не всегда взаимосвязаны, и, вероятно, полной связи достичь не удастся никогда. Но, как это ни парадоксаль­но, именно такое широкое слияние различных дисциплин придает экологии силу, вооружает ее средствами для поиска решений все более сложных проблем окружающей среды.

Период становления экологии совпал с периодом кризиса классических наук как таковых - настало время междисципли­нарных наук, все реже соответствующих бытовавшим прежде критериям научности, стремящимся вырваться к некой метапозиции, тотальному переосмыслению места и роли человека в мире.

Если в период своего возникновения экология изучала вза­имоотношения организмов с окружающей средой и была со­ставной частью биологии, то современная экология охватыва­ет чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук, прежде всего таких, как биоло­гия (ботаника и зоология), география, геология, физика, хи­мия, генетика, математика, медицина, агрономия, архитектура.

Современный этап развития экологии характерен органи­зацией и осуществлением комплексных фундаментальных на­учных исследований воздействия человека на естественные процессы в биосфере, а также изучением влияния происходящих из­менений на самого человека. Осуществляется изучение влияния человека и его хозяйственной деятельности на различные при­родные экосистемы. Постепенно человек стал рассматриваться как органическая составная часть экосистемы и биосферы и ока­зался фактически центральным элементом исследований.

Такая постановка вопроса, при которой человек из сторон­него и чужеродного элемента превращается в органичное со­ставляющее биосферы, его ядро, означает переворот в концеп­циях и методах современной экологии, поскольку последняя начала принимать во внимание не поддающиеся количествен­ной оценке элементы деятельности и образ мышления челове­ка. Ключевым элементом стала концепция «участия», подра­зумевающая участие человека, группы людей, местного насе­ления в экологическом планировании.

Итак, история развития экологических знаний показывает, что если в период своего возникновения экология делала ак­цент на изучении отдельных организмов и взаимоотношениях этих организмов с окружающей средой и была составной час­тью биологии, то современная экология охватывает чрезвычай­но широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым ря­дом смежных наук. Таким образом, современная экология -универсальная, бурно развивающаяся, комплексная наука, име­ющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты. Экология - наука будущего, и, возможно, само сущес­твование человека будет зависеть от прогресса этой науки.

К одному из глобальных учений, определивших направление и эволюцию естественной и биологической мысли 20 века, принадлежит учение о биосфере.

Земля - это чудо Вселенной, уникальная сфера, жемчужина в космическом пространстве. Главная особенность планеты - существование на ней жизни в самых разных ее проявлениях. Изумляет богатое разнообразие живых существ: микроскопические организмы, насекомые, растения, рыбы, птицы, млекопитающие и, наконец, сам человек.

Другие планеты тоже могут иметь ядро, мантию, кору и атмосферу. Так, на спутнике Сатурна Титане возможно существование морей из жидкого метана, а на некоторых удаленных от Солнца планетах зарегистрировали присутствие оледеневшей гидросферы. На многих небесных телах найдены молекулы воды, но лишь в земной среде с ее узкими границами температур и атмосферного давления вода одновременно может присутствовать в трех фазах: газообразной, жидкой и твердой. Такому состоянию воды на нашей планете способствует и благоприятное расстояние ее от Солнца: будь Земля немного ближе к раскаленному солнечному шару, пары воды никогда бы не конденсировались, а если бы расстояние до Солнца было больше, вода замерзла бы, образуя сплошной ледяной покров.

Идеальное снабжение энергией обусловлено тем, что Земля находится на таком расстоянии от Солнца, которое обеспечивает существование жизни, - 149 млн км. Она движется со скоростью около 107 тыс. км/ч. Именно эта скорость компенсирует силу тяготения Солнца и удерживает Землю на подходящем расстоянии. Если бы скорость движения Земли упала, она была бы притянута к Солнцу и со временем превратилась бы в выжженную пустыню, как ближайший к Солнцу Меркурий. С другой стороны, если бы орбитальная скоро Земли возросла, она бы удалилась от Солнца и оказалась с ванной ледовым панцирем, как Плутон.

Однако, как бы там ни было, жизнь в ее многочисленных проявлениях тонким, хрупким слоем покрыла нашу планету. На Земле появились структуры, способные самовоспроизводиться, менять свою форму в результате комбинации и рекомбинации генов и передавать эти изменения потомкам. Делящаяся клетка остается неизменной в новых поколениях. Жизнь беспрерывно воспроизводит себя и проявляется в возникновении новых видов и особей, каждая из которых уникальна. Количество вариантов и возможных генетических комбинаций, приводящих к созданию уникальных организмов, больше, нежели число световых лет, отделяющих Землю от самой дальней звезды. Предполагают, что количество таких потенциальных комбинаций выражается числом 265 с двадцатью четырьмя миллиардами нулей!

Самое важное за всю историю Земли - это, конечно, появление первых форм живого и взаимодействие их с поверхностью планеты. За 4 млрд лет, прошедших с тех пор, как земная поверхность стала подходящим субстратом для существования жизни, на ней произошли грандиозные изменения. И начало им было положено в то неопределенно далекое время когда началась дифференциация живого и неживого.

Биосфера (греч. bios – жизнь, sphaira - шар) – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Одним из выдающихся естествоиспытателей, который посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский.

Поражает то, насколько невелика область распространения жизни на Земле: всего несколько десятков метров почвенного слоя, около 11 км океанских глубин и 20-25 км атмосферы. Таково пространство, где рождаются, развиваются и умирают 1,5 млн видов животных и 350 тыс. видов растений, распространенных на планете.

На границы биосферы оказывают влияние многие факторы и прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни и слишком высокие или низкие температуры. Элементы минерального питания т влияют на развитие жизни. К ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концетрации солей в морской воде примерно в 10 раз).

 

В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, экологическими, биологическими, физическими и другими условиями.

 

На основе работ В.И. Вернадского и других исследователей предлагается различать 3 основные формы биосферы:

1) формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в ботанике и зоологии;

2) биогеографические формы – территории, характеризующие географическое распространение и распределение растений и животных, специфику флоры и фауны;

3)экологические формы, известные под названием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. (Биотоп – участок с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами; экотоп – местообитание сообщества). Экологические формы определяют специфику изучения биосферы в экологических аспектах.

Вещественный состав биосферы также разнообразен. В.И.Вернадский включает в него семь глубоко разнородных, но геологически не случайных частей:

1. Живое вещество;

2. Биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое живыми организмами (горючие ископаемые, известняки и т.д.);

3. Косное вещество, образуемое без участия живых организмов (твердое, жидкое, газообразное);

4. Биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);

5. Вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда);

6. Рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;

7. Вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

В строении и морфологии биосферы исключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):

- слой живого вещества, так называемая «пленка жизни»;

- педосфера, или почвенный покров;

- ландшафтно-экологические системы – функциональные системы, включающие живые организмы и среду их обитания;

- кора выветривания, т.е. зона разрушения и преобразования горных пород, их минерально-геохимических изменений в верхней части земной коры под воздействием различных факторов;

- древняя биосфера (палеобиосфера) – комплекс горных пород, рельефа и других ландшафтных компонентов, залегающих ниже современной биосферы и погребенных под ее новейшими образованиями. Это горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко используемые в промышленности;

- многочисленные минералы верхней части земной коры и биосферы: глины, известняки, бокситы и т.д.;

- природные воды осадочной оболочки;

- миллионы органических и органоминеральных соединений: уголь, графит, гумусовые вещества, нефть, природные газы;

- минеральные ресурсы биосферы и земной коры, распространенные в форме свободных элементов: меди, серебра, золота, висмута, платины и т.д.

Из сказанного вытекает, что биосфера является результатом сложнейшего механизма геологического и биологического развития и взаимодействия косного и биогенного вещества. С одной стороны, это среда жизни, а с другой – результат жизнедеятельности. Главная специфика современной биосферы – это четко направленные потоки энергии и биогенный (связанный с деятельностью живых существ) круговорот веществ.

На развитие биосферы, ее изменение и трансформацию оказывают воздействие, во-первых, природные факторы и процессы, во-вторых, техногенные социально-экономические факторы. Последняя группа факторов – техногенная деятельность человека.

С техногенной деятельностью человека связано:

- поступление в биосферу тысяч и миллионов тонн технофильного вещества в виде отходов промышленного производства, транспорта, сжигаемого топлива, бытовых отходов и т.п.;

- накопление в биосфере в газообразной, жидкой и твердой формах химикатов, пестицидов, тяжелых металлов, радиоактивных веществ;

- геохимические изменения и новообразования в почвах, водах, горных породах, воздухе, вторичное засоление, вторичное подкисление;

- дестабилизация и разрушение сложившихся компонентов и биогенных функций биосферы.

Основными источниками и компонентами техногенного загрязнения являются:

- органические вещества стоков промышленного и сельскохозяйственного производства и быта;

- твердые отходы добывающих, перерабатывающих и потребляющих отраслей;

- минеральные удобрения, ядохимикаты;

- радиоактивные вещества атомных отходов и аварий на электростанциях и АЭС;

- горячие стоки электростанций и промышленных предприятий;

- неорганические продукты: соли, кислоты, щелочи; нефть и нефтепродукты;

- детергенты (моющие средства; высокие их концентрации убивают клетки, снижают жизнеспособность биоценозов);

- шум, вибрация, электрические и магнитные поля;

- разные химические продукты, содержащие токсические элементы и соединения.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Рисунки | Проблема сохранения биологического разнообразия планеты
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 498; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.046 сек.