Вопрос 1. Биосфера и ее пределы

Ноосфера

Живое вещество биосферы, его свойства и функции

Биосфера и ее пределы

План лекции

Литература:

1. Горощенко В.П. и др. Основы природоведения / В. П. Горощенко. – М., 1976.

2. Основы экологии: Учеб. Пособие / Под ред. Е.Н. Мешечко. – Мн., 2002.

3. Радкевич В.А. Экология / В.А. Радкевич. – Мн., 1983.

4. и др. учебные пособия по экологии.

Впервые понятие «биосфера» введено в биологию французским натуралистом Ж.-Б. Ламарком в начале 19 столетия. Огромная заслуга в разработке стройного целостного учения о биосфере как «области жизни» принадлежит академику Владимиру Ивановичу Вернадскому. Он назвал биосферой оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют большую роль.

В. И. Вернадский выделил в биосфере 7 достаточно разных, и в тоже время взаимосвязанных частей:

- живое вещество – вся совокупность живых организмов, представленная огромным количеством особей. Считается, что в современной биосфере представлено около 2 млн. видов живых организмов (за все время существования биосферы их было не менее 1 млрд.). По своей массе живое вещество занимает ничтожную долю в сравнении с каждой из верхних оболочек земного шара. Общее количество массы живого вещества составляет 2420 млрд. т, или 1/11 000 000 часть массы земной коры.

- биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами. Оно представлено запасами каменного угля, известняков, нефти, сланцев, торфа. Биогенное вещество делят на две категории:

а) образованное живыми организмами, живущими в данную геологическую эпоху

б) образованное в прошлые геологические эпохи

- косное вещество - образуется процессами, в которых живые организмы не участвуют (абиогенное вещество). Например, изверженная горная порода, вещество вулканического происхождения.

- биокосное вещество - создается одновременно живыми организмами и процессами неорганической природы. К нему относят воды биосферы, нефть, приземную атмосферу, почву.

- вещество, находящееся в радиоактивном распаде

- вещество космического происхождения имеет абиогенную природу. Основные ее формы - метеориты, космическая пыль. Общее количество вещества, ежегодно попадающего из космоса в биосферу Земли, оценивается большинством ученых в 10 4 – 10 6 степ. т/год.

Многие же исследователи вкладывают в понятие биосфера несколько иной смысл, сужая представление о биосфере и рассматривая ее лишь как ту часть поверхности Земли, которая находится под влиянием деятельности живых организмов в настоящее время.

Однако, на наш взгляд, это не верная точка зрения. Так как состав, структура и энергетика современной биосферы в существенных чертах обусловлены не только настоящей, но и прошлой деятельностью живых организмов.

Современная биосфера представляет собой сложную систему. Она охватывает

- часть атмосферы

- гидросферу

- верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны биохимическими циклами миграции вещества и энергии.

Таким образом, биосфера (область распространения живого вещества не Земле) представляет собой глобальный биотоп.

Живые организмы в результате адаптации освоили все среды жизни и заселили определенное пространство.

В 1926 году В.И. Вернадский впервые поставил вопрос о границах биосферы.

Границами биосферы принято считать максимальные высоты или глубины, где жизнь существует как система, т.е. условия, в которых живые организмы осуществляют все процессы жизнедеятельности.

Следовательно, ни траектории полетов искусственных спутников с человеком на борту, ни максимальные высоты, на которых находятся споры бактерий, не могут служить границами биосферы (ведь без специальных средств защиты жизнь человека в космосе невозможна).

Считается, что верхней границей биосферы в атмосфере является высота максимальных полетов птиц и горные вершины, на которых обитают животные и растения, а это - в пределах 10 км.

В литосфере жизнедеятельные колонии бактерии были найдены на глубине 8-10 км. Вполне возможно. Что колонии бактерий будут обнаружены и на больших глубинах.

Ограничивающим фактором для проникновения живых организмов в глубь литосферы является не кислород и не температура 9 до + 300, а соленость раствора, которая на глубине достигает огромной концентрации. (350 г. на литр воды) Для сравнения – морская вода составляет 35 промилей

В такой концентрации соли в клетках живых организмов наступает плазмолиз.

В гидросфере жизнь существует практически на всей глубине. Даже на глубине Марианской впадины (11024 м) существуют и обнаружены живые организмы.

Многие ученые спорят до сих пор, так как же зародилась, откуда появилась биосфера?

Известно, что еще 2,8-2,5 миллиарда лет назад уже существовали условия для формирования биосферы. Доказательством тому служат окаменелые известковые продукты жизнедеятельности бактериально- водорослевых сообществ.

Идея о переносе жизни на Земле из космического пространства существует и по сей день. Многие ученые связывают происхождение жизни на нашей планете с образованием космической пыли, попавшей на Землю под воздействием гравитационных полей. Предположительно, что на другой планете (Марс меньше чем Земля почти в два раза) существовала жизнь (затем Марс потерял атмосферу, отсюда исчезла вода, отсюда исчезла жизнь), на нем было множество вулканов, на которые падали метеориты. Происходили сильные взрывы, откалывались различные фрагменты, в которых существовали бактерии. У бактерий (как и у зерна) есть такое свойство – капсулизироваться, но в подходящих условиях они начинают развиваться. Вспомним, как были найдены зерна пшеницы в раскопках территории Древнего Египта, которые в настоящее время реально прорастали и давали ростки.

В 19 - начале20 века широкое распространение получила идея вечности жизни. Первоначально и Вернадский присоединился к этой идее, так как попытки многих ученых синтезировать органическое вещество постоянно проваливались. В.И. Вернадский ссылался при этом на принцип Ф. Реди. Согласно которому «все живое от живого», что отрицает идею самозарождения.

Однако принцип Ф. Реди указывал лишь на отсутствие абиогенеза в наши дни, не объясняя приспособленности Земной структуры для развития жизни. Этот принцип не допускал возможности возникновения многообразных живых организмов из нескольких примитивных космического происхождения.

Новые открытия в области химии и биохимии, в частности доказательство сходства в изотопическом составе большинства элементов в живом и косном веществе, а также опыты по абиогенному синтезу биоорганических соединений, гипотеза А.И. Опарина о закономерном характере возникновения жизни на Земле в условиях восстановительной атмосферы заставили В.И Вернадского изменить свою точку зрения.

Приняв идею абиогенного возникновения жизни, он признал такую возможность не только за отдельными организмами, но и за биосферой в целом. Он предположил, что на Земле одновременно возник сложный комплекс живых форм, развившихся затем в современную живую природу. И обосновывал это тем, что среди организмов нет форм, способных выполнять все функции биосферы, следовательно, появление дискретных отдельных носителей жизни нельзя считать началом возникновения биосферы.

Однако долгое время эти идеи не пользовались вниманием ученых, так как исследователи предбиологической эволюции (появление белков, ДНК, РНК, ферментов) были направлены на выяснение путей образования отдельных организмов. Только известный ботаник и микробиолог Н.Г. Холодный синтезировал гипотезу А.И. Опарина и В.И. Вернадского и отнес формирование биосферы к периоду возникновения археобионтов, питавшихся готовыми летучими органическими веществами из первичной атмосферы.

Существует также клеточная теория происхождения жизни. Живые существа отличаются от неживой природы не только обменов веществ (хотя это и главное отличие), но и своим строением. В 1665 году Роберт Гук впервые открыл клетку и тем самым положил начало изучению клеточного строения живого мира. Клеточная теория - одно из важнейших открытий человека.

Дата добавления: 2014-01-06