Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере

Термин биосфера введен в 1875г. Эдуардом Зюссом. К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы, где встречаются живые организмы. По Вернадскому биосфера – все пространство (оболочка Земли), где существуют или существовала жизнь. Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время наз. современной биосферой или необиосферой, древние биосферы относят к палеобиосферам или белым биосферам (залежи углей, нефти, мел, рудные образования).

Границы биосферы: необиосфера в атмосфере простирается примерно до озонового слоя (у полюсов 8-10 км, у экватора 17-18 км и над остальной поверхностью Земли – 20-25 км) За пределами озонового слоя жизнь невозможна из-за губительных ультрафиолетовых лучей. К необиосфере можно отнести и донные отложения, где возможно существование живых организмов. Границы палеобиосферы в атмосфере примерно совпадают с необиосферой, под водами к палеобиосфере можно отнести и осадочные породы. Это толщина от сотен метров до десятков километров. В пределах современной, как и белых биосфер, насыщенность жизни неравномерна. На граниже биосферы встречаются лишь случайно занесенные организмы. В пределах основной части биосферы организмы присутствуют постоянно, но не равномерно.

Состав: Создателем учения о би­осфере стал Владимир Иванович Вернадский (1863-1945), им была выдвинута концепция ноосферы.Основная мысль В.И. Вернадского заключалась в том, что жизнь является важнейшей движущей силой эволюции Земли. Он от­мечал, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Образование биосферы явилось продуктом длительных прев­ращений вещества и энергии в ходе геологического развития Зем­ли. В.И. Вернадский различал 4 основных компонента биосферы:

1. Живое вещество, т.е. совокупность живых организмов. Обеспечивают непрерывный круговорот неоргани­ческой материи, определяя, в конечном счете, состав и характе­ристики оболочек Земли -, атмосферы, гидросферы и литосферы. Главные составные части ж. вещ-ва: водород, углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Уровни существования ж. вещ-ва: Молекулярный – самый низкий уровень. Наблюдаются свойства живой материи: обмен веществ, передача наследственности. Свойственна устойчивость структур в поколениях. Клеточный –биологически активные молекулы сочетаются в единую систему. Организмы подразделяются на одноклеточные и многоклеточные. Тканевый –охватывает совокупность клеток, объединённых общностью происхождения и функций. Органный –несколько типов тканей функционально взаимодействуют и образуют определённый орган. Организменный –взаимодействие органов сводится в единую систему индивидуального организма. Популяционно – видовой, существует совокупность однородных организмов, связанных единством происхождения, образом жизни и местом обитания. Происходят элементарные эволюционные изменения в целом. Биоценоз и биогеоценоз (экосистема) – организмы взаимодействуют друг с другом на участке земной поверхности с однородными абиотическими факторами. Биосферный – охватывающая все проявления жизни в пределах планеты. На этом уровне происходят все круговороты вещества. Все уровни жизни находятся в сложном взаимодействии как части единого целого. На каждом уровне действуют свои закономерности, определяющие особенности эволюции форм организации.

2. Биоген­ное вещество: горючие ископаемые и осадоч­ные породаы, образование которых связано с жизнедеятель­ностью живых организмов (известняк, мел и т.д.).

3. Косное вещество, т.е. магматические, не биогенные осадочные и метаморфические породы.

4. Биокосное вещество - сочетает в себе свойства живого и косного вещества. Он представлен почвой, уникальным природным образованием, обладающим плодородием и являвшимся основным средством сельскохозяйственного производства.

К перечисленным 4 компонентам в последнее время добавляются радиоактивные вещества (РВ), рассеянные атомы и вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).

Свойства: Централизованность. Центральным звеном ее выступают живые организмы. Открытость. Ее существование невозможно без поступления энергии извне (от солнца, космоса). Саморегуляция. Способная возвращаться в исходное состояние. Принципы Ле-Шателье- Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивого равновесия, последнее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется. Разнообразие. Разнообразие рассматривается как основное условие устойчивости биосферы. Важное свойство Биосферы- наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот в-в и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений.

В процессе развития биосферы Вернадский выделяет 3 этапа:

1. Биосфера (где человек воздействовал на природу незначительно. Возраст человечества примерно 1,5 млн. лет).

2. Биотехносфера

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.

8. Тождественны ли понятия: экосистема и биогеоценоз? Ответ обоснуйте

Несколько раньше, чем Сукачев разработал представление о биогеоценозе, в 1935 г. английским ботаником А. Тенсли был введен термин «экосистема». Экосистема, по А. Тенсли, – «совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, т. е. факторов местообитания в широком смысле», т.е. система, состоящая из живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое.

Понятие экосистемы шире, чем понятие биогеоценоза. Выделяют: микроэкосистемы (подушка лишайника и т. п.); мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь и др.); макроэкосистемы (континент, океан) и, наконец, глобальную экосистему, или экосферу – интеграцию, всех экосистем мира (биосфера Земли).

Биогеоценоз занимает среднее положение между микро- и мезоэкосистемой. Всегда надо помнить: биогеоценоз должен занимать участок однородный по рельефу, подстилающей почвообразующей породе, по свойствам почвы, по глубине и режимам грунтовых вод и должен быть однородным по своей истории.. В биогеоценозах обязательно есть наличие в качестве основного звена рачстительного сообщества. Примеры биогеоценозов- луга, степи, болота, участки леса. Это должно быть достаточно долговременное сложившееся образование. Растительность на участке должна ясно отличаться от растительности смежных площадей и эти отличия должны быть закономерно повторяющимися и экологически объяснимыми.

Таким образом, не каждая экосистема биогеоценоз, но каждый биогеоценоз – экосистема, полностью соответствующая определению Тенсли.

9. Абиотические факторы наземной среды. Закон толерантности. Примеры

Абиотические факторы наземной среды:

А) Климатические факторы:

1. Поступающая от солнца лучистая энергия (99% энергии приходится на

электромагнитное излучение с частотой волны 0.14-4 мкм, 48% на видимую часть
спектра, 41% на инфракрасную часть спектра). Количество энергии проступающей от Солнца к Земле постоянно. Но разные работы земного шара получают разное количество энергии, что связанно с наклоном земной оси по отношению к Эклиптике. Так умеренный пояс на единицу площади получает в 6 раз больше чем полярная зона. Часть солнечной энергии отражается земной поверхностью. Снег отражает до 95% всей энергии, загрязненный снег - до 50%, хвойные леса до 15%, чернозем- до 5% энергии.

2.Освещенность земной поверхности. Связанно с вращением Земли вокруг своей оси. В связи с этим фактором у большинства организмов существуют суточные ритмы.

3.Влажность- количество водяного пара, растворенного в атмосфере. Большинство водяного пара содержится в низших слоях атмосферы до 2 км. Количество водяного пара зависит от температуры воздуха. Чем выше температура, тем больше водяного пара может содержать воздух. Разность между максимально возможной и текущей влажностью воздуха называется дефицитом влажности. Этот параметр характеризует сразу два фактора - температуру и влажность. Чем больше дефицит влажности, тем суше и теплее.

4. Атмосферное давление. В атмосфере существует два типа зон, зависящих от

давления. 1-я зона с пониженным атмосферным давлением (циклоны), для которых характерна неустойчивая погода с большим количеством осадков. 2-я зона повышенного атмосферного давления (антициклоны), характеризуется устойчивой погодой без осадков.

5. Движение воздуха. Движущей силой в этом случае является разность
атмосферного давления в двух точках. Воздух движется из зоны с высоким
атмосферным давлением в зону с низким Существуют воздушные постоянные
потоки (пассаты, муссоны) и непостоянные ветры. Большой перепад давления
может вызвать ветры большой скорости, которые могут считаться
катастрофическими непериодическими факторами.

Б) Почвенно-грунтовые факторы:

Почва - рыхлый поверхностный горизонт суши. Почва - это трехфазная среда, включающая жидкие твердые и газообразные компоненты. По вертикали почва разделяется на отдельные слои или горизонты. Все горизонты представляют собой смесь органических и неорганических веществ.

1. Неорганический состав почвы. Основную часть составляет кремнезем до 50%, затем SiO₂ - глинозем, или оксид алюминия до 28% - Al₂O_3, оксида железа до 10% и оксида кальция, магния и фосфора каждый по 5%. Всех остальных веществ существенно меньше.

2. В числе органических веществ в почве можно выделить белки, углеводы, жиры, смола, воск и т.д.

3. Механический состав - распределение частиц почвы по размерам. Чем больше размер частиц почвы, тем ближе она - к песчаной. Чем меньше размер частиц, тем ближе почва - к глинистой.

4. Плотность почвы.

5. Группа тепловых факторов: теплоемкость, теплопроводность.

6. Группа вводных факторов.

7. Аэрация - повышенность кислорода воздуха.

8. Кислотность или показатель рН.

Закон толерантности (закон Шелфорда): лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

10. Биотическая структура экосистем

Несмотря на громадное разнообразие экосистем - от тропических лесов до пустынь, леса, болота, озера, по мнению экологов им свойственна одинаковая биотическая структура. Все экосистемы включают одни и те же основные категории организмов, взаимодействующих друг с другом, стереотипным образом. Это следующие категории: зелёные растения, консументы, детритофаги.

1. Зелёные растения.

Это в основном зеленые растения (одноклеточные водоросли, травы, деревья, и т.д.).

Фотосинтез - это химическая реакция, протекающая при участии хлорофилла клетки зеленых растений за счет солнечной энергии. СО₂ из воздуха, Н₂О из почвы и солнечная энергия - получается глюкоза (простейший из Сахаров) и О. Фотосинтез идет в каждой клетке зеленых листьев.

6СO₂+6 Н₂O + Q= C₆H₁₂O₆+6O₆

О₂ выделяется в атмосферу. Из глюкозы и минеральных элементов из почвы растения синтезируют сложные вещества, входящие в состав организма (белки, жиры, углеводы, ДНК и т.д.).

Т.о. растения продуцируют сложные органические соединения из простых неорганических (СO, НО). При этом солнечная энергия накапливается в органических соединениях наряду с химическими элементами.

2. Консументы.

Животные питаются органическими веществом, используя его как источник энергии и материал для формирования своего тела. Т.е. зелёные растения продуцируют пищу для других организмов экосистемы. К консументам относятся рыбы, птицы, млекопитающие... и человек. уровням

Животные, питающиеся непосредственно растениями, называются первичными консументами (растительноядные). Их самих употребляют в пищу вторичные консументы (хищники). Бывают консументы третьего, четвёртого и более высоких порядков. Заяц ест морковь - первичный консумент, лиса, съевшая зайца - вторичный консумент. Человек - ест овощи - первичный консумент, а мясо - вторичный, хищную рыбу (щуку) - третьего порядка. Т.е. организм может соответствовать различным и называется- всеядный.

3. Детритофаги.

Это организмы, которые питаются мёртвыми растительными и животными остатками (опавшие листья, фекали, мёртвые животные - это называется детрит).

Это грифы, гиены, черви, раки, термиты, муравьи, грибы, бактерии и т.д. Их главная роль - питаясь мёртвой органикой детритофаги разлагают её. Отмирая, сами становятся частью детрита.

Некоторые организмы не укладываются в эту схему. Например: насекомоядные растения. Они улавливают насекомых, частично переваривают их с помощью ферментов и органических кислот, в результате чего восполняют недостаток азота и других питательных веществ. В России - 20 видов (венерика мухоловка, саррацения, росянка). Обитают в местах с недостатком N, Р, К (болота - очень бедны питательными веществами).

Дата добавления: 2015-04-24