Эволюция биосферы. Роль живого вещества

План.

1. Общая характеристика и структура биосферы.

2. Эволюция биосферы. Роль живого вещества.

3. Экосистемы.

3.1. Процессы, происходящие внутри экосистем.

3.2. Пищевые цепи.

3.3. Экологические пирамиды.

1. Общая характеристика и структура биосферы.

Биосфера - самая крупная (глобальная) экосистема Земли. Это сложная по составу, строению и организованности оболочка, охватывающая нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы, населенные живыми организмами, «область существования живого вещества» (В. И. Вернадский).

Термин БИОСФЕРА введен в 1875 г. австрийским ученым-геологом Э. Зюсом.

Учение о биосфере, как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения создано В. И. Вернадским (1926).

Рис.2.1. Вертикальная мощность биосферы.

«Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни» (Вернадский В.И. Биосфера). Это «поле существования жизни», особенно активной, по новейшим данным, ограничено в вертикальном пределе, главным образом, высотой около 6 км над уровнем моря, до которой сохраняются положительные температуры в атмосфере и могут жить хлорофиллоносные растения-продуценты (6,2 км в Гималаях). Выше обитают лишь пауки, ногохвостки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и др. органическими частицами, заносимыми ветром. Еще выше живые организмы попадают лишь случайно.

Нижний предел существования активной жизни традиционно ограничивается дном океана и изотермой +100⁰С в литосфере, расположенными соответственно на отметках около 11 км и, по данным сверхглубокого бурения на Кольском п-ве, около 6 км (фактически жизнь распространена в литосфере до глубины 3-4 км). Таким образом, вертикальная мощность биосферы в океанической области Земли достигает более 17 км, в сухопутной - до 12 км.

Биосфера включает в себя все живые организмы (живое вещество), биогенное, биокосное и косное вещества, тем самым являясь областью системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. К биосфере относится и человеческое общество с его производством.

ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО - совокупность тел живых организмов, населяющих Землю вне зависимости от их систематической принадлежности. Общая масса живого вещества оценивается величиной 2,4х10¹² т (в сухой массе).

По разным оценкам, в наше время на Земле существует около 2 млн. видов организмов, из них на долю растений приходится около 500 тыс. видов, а на долю животных - 1,5 млн. видов.

Масса растений - фотосинтетиков на Земле составляет 2,4х10¹² тонн, а вторичных организмов (животных) - 0,023х10¹² т. Биомасса микроорганизмов не оценена должным образом, но предполагается, что она значительно меньше биомассы высших организмов.

В. И. Вернадский неоднократно указывал на то, что живое вещество неотделимо от биосферы, является ее функцией и одновременно "одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты". Живое вещество представляет собой неразрывное молекулярно-биохимическое единство, системное целое с характерными для каждой геологической эпохи чертами. Уничтожение многих видов живого вещества человеком может нарушить это единство, что приведет к резкому изменению молекулярно-биохимических свойств живого вещества и невозможности существования многих ныне процветающих высокоорганизованных видов, в том числе, весьма вероятно, и самого человека. Отсюда вытекает важность сохранения видов и в целом живого вещества современного геологического периода.

БИОГЕННОЕ ВЕЩЕСТВО - вещество, создаваемое или перерабатываемое организмами (нефть, газ, руды и др.).

БИОКОСНОЕ ВЕЩЕСТВО - вещество, "которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами" и является "закономерной структурой из живого и косного вещества" (например, почва).

КОСНОЕ ВЕЩЕСТВО - вещество, "образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует". (Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения). Например, изверженные горные породы.

Геохимическое развитие нашей планеты начинает изменяться с момента появления на ней живого вещества (4 млрд. лет тому назад). За этот период (а это шесть седьмых истории земной коры) происходит стройный процесс усложнения живых систем.

В соответствии с законом БИОГЕННОЙ МИГРАЦИИ АТОМОВ (закон Вернадского) миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под преобладающим воздействием живого вещества, организмов. Так было и в геологическом прошлом, миллионы лет назад, так происходит и в современных условиях. Живое вещество или принимает участие в биохимических процессах непосредственно, или создает соответствующую, богатую кислородом, углекислым газом, водородом, азотом, фосфором и другими веществами, среду. 2,3 млрд. лет назад из гидросферы в атмосферу начинает проникать свободный кислород (благодаря жизнедеятельности растений - фотосинтетиков). Первобытная атмосфера Земли, состоявшая из водяного пара, аммиака, метана и водорода - продуктов дегазации мантии Земли, изменяется: в ней появляется кислород (О ₂), углекислый газ (СО₂), аммиак (NH₃) превращается в азот (N). Атмосфера становится биогенной - обеспечивает жизнедеятельность на нашей планете.

В протерозойскую эру огромного масштаба достигла деятельность ферробактерий (образование залежей железных руд) и сине-зеленых водорослей (образование карбонатных пород). Происходит образование и накопление биогенного и биокосного веществ.

Живое вещество, биомасса которого составляет около 0,0001% от массы биосферы, становится одной из самых мощных геохимических сил нашей планеты. Этот этап эволюции биосферы называют БИОГЕНЕЗОМ (от греч. bio и genesis - происхождение).

Появление человека, человеческого общества, превращение его в мощную силу, которая сознательно, целенаправленно, закономерно и необратимо меняет всю окружающую среду, знаменует постепенный переход биосферы в новый этап эволюции: этап развития жизни - БИОГЕНЕЗ сменяется этапом развития разума - НООГЕНЕЗОМ (от греч. ноо - разум), т.е. НООСФЕРА закономерно идет на смену БИОСФЕРЕ.

Современное понимание ноосферы было разработано в 1930-1940 г.г. В. И. Вернадским, который указывал, что «ноосфера находится не над биосферой, не вне ее, а является закономерным и неизбежным этапом развития самой биосферы, этапом разумного регулирования взаимоотношений человека и природы».

«Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой». Разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития на Земле. А т.к. человек может мыслить и действовать только в области жизни - биосфере, становится понятным его ответственность за экологическое благополучие на Земле. Следует так управлять процессами взаимоотношений между человеком и биосферой, чтобы они были взаимовыгодны и чтобы развитие общества не привело к деградации биосферы. В ноосфере разум человека - мера экологического благополучия на планете.

Дата добавления: 2014-01-05