Биосфера как и любая экосистема является. Биосфера как глобальная экосистема

Термин «биосфера» в научную литературу введен в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом. К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

(Вернадский)Под биосферой понимается все пространство (оболочка Земли), где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. При этом в понятие биосферы включается преобразующая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом.

В. И. Вернадский не только сконкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, но, самое главное, всесторонне раскрыл роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологической (средообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности.

Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время, обычно называют современной биосферой, или необиосферой, а древние биосферы относят к палеобиосферам, или белым биосферам. В качестве примеров последних можно назвать безжизненные скопления органических веществ (залежи каменных углей, нефти, горючих сланцев и т. п.) или запасы других соединений, образовавшихся при участии живых организмов (известь, мел, соединения кремния, рудные образования и т. п.).

Границы биосферы. По современным представлениям необиосфера в атмосфере простирается примерно до озонового экрана (у полюсов 8-10 км, у экватора - 17-18 км и над остальной поверхностью Земли - 20-25 км). За пределами озонового слоя жизнь невозможна вследствие наличия губительных космических ультрафиолетовых лучей. Гидросфера практически вся, в том числе и самая глубокая впадина (Марианская) Мирового океана (11022 м), занята жизнью. К необиосфере следует относить также и донные отложения, где возможно существование живых организмов. В литосферу (твердая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии) жизнь проникает на несколько метров, ограничиваясь в основном почвенным слоем, но по отдельным трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров. Нижняя граница в литосфере: 3,5-7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков (потеря белками их естественных свойств).

Состав биосферы Биосферу слагают следующие типы веществ:

§ Живое вещество - вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.

§ Биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

§ Косное вещество - продукты, образующиеся без участия живых организмов.

§ Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

§ Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

§ Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

§ Вещество космического происхождения.

Основные свойства биосферы. Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.

1.Биосфера - централизованная система . Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество).

2. Биосфера - открытая система . Ее существование немыслимо без поступления энергии извне.Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

3.Биосфера - саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В. И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями.

4. Биосфера - система, характеризующаяся большим разнообразием. Разнообразие - важнейшее свойство всех экосистем. Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием.

Для любой природной системы разнообразие - одно из важнейших ее свойств. С ним связана возможность дублирования, подстраховки, замены одних звеньев другими (например, на видовом или популяционном уровнях), степень сложности и прочности пи-щевых и других связей. Поэтому разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качестве закона (автор его У. Р. Эшби).

5.Важное свойство биосферы - наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. Только благодаря круговоротам и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обеспечивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциальное бессмертие.

§ Большой круговорот обусловлен взаимодействием солнечной энергии с энергией Земли и осуществляется перераспределением веществ между биосферой и более глубокими горизонтами земли.(Пример: круговорот воды)

§ Малый круговорот совершается только в пределах биогегосферы. Он представляет собой обмен макро- и микроэллементов и простых неорганических веществ, таких как СО2, О2 с веществом атмосферы, гидросферы и литосферы, а круговороты отдельных веществ называются биогеохимическими циклами.

212.Экологический кризис и экологическая катастрофа .

Экологический кризис - это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов; нарушение равновесия между природными условиями и воздействием человека на окружающую природную среду.

Человек выступает при экологическом кризисе активно действующей стороной. История цивилизации доказывает, что вслед за экологическим кризисом следует революционное изменение во взаимоотношениях общества и природы.

В предистории и истории человечества выделяют ряд экологических кризисов и революций.

Экологические кризисы и революции (масштаб условный), по Н. Ф. Реймерсу, 1990:

1. Изменение среды обитания живых существ, вызвавшее возникновение прямоходящих антропоидов - непосредственных предков человека.

2. Кризис относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для лучшего и более раннего роста.

3. Первый антропогенный экологический кризис - массовое уничтожение (перепромысел) крупных животных («кризис консументов»), связанный с последовавшей за ним сельскохозяйственной экологической революцией.

4. Экологический кризис засоления почв и деградация примитивного поливного земледелия, недостаточность его для растущего народонаселения Земли, что привело к преимущественному развитию неполивного земледелия.

5. Экологический кризис массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов, или «кризис продуцентов», связанный с общим бурным развитием производительных сил общества, вызвавший широкое применение минеральных ресурсов, промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую революцию.

6. Современный кризис угрозы недопустимого глобального загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов или потенциально не способны это сделать в силу неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ.

Причины экологического кризиса:

1. Безудержный и очень быстрый рост населения Земли.(сейчас на нашей планете живет около 6 млрд. человек. По мнению ученых, это значительно больше допустимого для биосферы Земли населения людей, так как каждому человеку необходимо удовлетворять свои потребности, а достигается это за счет жесткой эксплуатации природы)

2. Несовершенные сельскохозяйственные и промышленные технологии.(все это ведет к загрязнению воздуха, воды, почв, и т.д)

3. Легкомысленность человечества и пренебрежение законами развития биосферы (т.е. потребительское отношение человека к природным ресурсам)

Экологическая катастрофа - это природная аномалия, зачастую возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона. В более широком понимании экологические катастрофы - это фазы развития биосферы, где происходит качественное обновление живого вещества, например вымирание одних видов и возникновение других.

Причины экологической катастрофы:

1. Естественные природные процессы, ведущие к стихийным бедствиям.(наступление ледников, извержение вулканов, наводнения

2. Антропогенное воздействие на экологию деятельность человека, а также нерациональное использование природных ресурсов. Человек веками бесконтрольно использовал то, что дала ему Земля.

Предпосылки экологических кризисов и катастроф:а)глобальное потепление, парниковый эффект, сдвиг климатических зон;б)озоновые дыры, разрушение озонового экрана;в)сокращение биологического разнообразия на планете;г)глобальное загрязнение окружающей среды;д)неутилизируемые радиоактивные отходы;е)водная и ветровая эрозия и сокращение площадей плодородных почв;ж)демографический взрыв, урбанизация;з)истощение невозобновляемых минеральных ресурсов;и)энергетический кризис;к)резкий рост числа ранее неизвестных и зачастую неизлечимых болезней;л)недостаток продуктов питания, перманентное состояние голода большей части населения планеты;м)истощение и загрязнение ресурсов Мирового океана.

Суть экологической угрозы заключается в том, что всевозрастающее давление на биосферу антропогенных факторов может привести к полному разрыву естественных циклов воспроизводства биологических ресурсов, самоочищения почвы, вод, атмосферы. Это вызовет резкое и стремительное ухудшение экологической обстановки, что может повлечь за собой гибель населения планеты. Уже сейчас экологи предупреждают о нарастании парникового эффекта, расползании озоновых дыр, выпадении все большего количества кислотных осадков и т.д. Перечисленные отрицательные тенденции в развитии биосферы постепенно приобретают глобальный характер и представляют угрозу для будущего человечества.

Выход из надвигающегося экологического кризиса многие видят в радикальном изменении сознания людей, их нравственности, в отказе от взгляда на природу как объект бездушной эксплуатации ее человеком.Активность стихийной деятельности человека во многом зависит от этических норм его поведения.

Добавить в закладки:

Биосфера является глобальной экосистемой. Как уже было отмечено ранее, биосфера расчленена на геобиосферу, гидробиосферу и аэробиосферу. Гео биосфера имеет подразделения в соответствии с основными средообразующими факторами: терра - биосфера и литобиосфера—в пределах геобиосферы, маринобиосфера (океа-нобиосфера) и аква - биосфера — в составе гидро биосферы. Данные образования называют подсферами. Ведущим средообразующим фактором в их образовании является физическая фаза среды жизни: воздушно-водная в аэробиосфере, водная (пресноводная и солено-водная) в гидробиосфере, твердо-воздушная в террабиосфере и твер-доводная в литобиосфере.

В свою очередь, все они распадаются на слои: аэробиосфера — на тропобиосферу и альтобиосферу; гидробиосфера — на фотосферу, дисфотосферу и афотосферу.

Структурообразующие факторы здесь, помимо физической среды, энергетика (свет и тепло), особые условия формирования и эволюции жизни — эволюционные направления проникновения биоты на сушу, в ее глубины, в пространства над землей, бездны океана, несомненно, различны. Вместе с апобиос-ферой, парабиосферой и другими под- и надбиосферными слоями они составляют так называемый «слоеный пирог жизни» и геосферы (экосферы) ее существования в пределах границ мегабиосферы.

Протяженность биосферы по вертикали и соотношение поверхностей, занятых основными структурными единицами (по Ф. Рамаду, 1981)

Перечисленные образования в системном отношении — это крупные функциональные части фактически общеземной или субпланетарной размерности. Общая иерархия подсистем биосферы представлена на рис

Иерархия экосистем биосферы (по Н. Ф. Реймерсу, 1994

Ученые считают; что в биосфере имеется восемь - девять уровней относительно самостоятельных круговоротов веществ в пределах взаимосвязей семи основных вещественно-энергетических экологических компонентов и восьмого — информационного

Экологические компоненты (по Н. Ф. Реймерсу, 1994)

Глобальные, региональные и местные круговороты веществ незамкнуты и в рамках иерархии экосистем частично «пересекаются». Это вещественно-энергетическое, а отчасти и информационное «сцепление» обеспечивает целостность экологических надсистем вплоть до биосферы в целом.

Общие закономерности организации биосферы.

Биосферу формируют в большей степени не внешние факторы, а внутренние закономерности. Важнейшим свойством биосферы является взаимодействие живого и неживого, нашедшего отражение в законе биогенной миграции атомов В. И. Вернадского, и рассмотрено нами в разделе 12.6.

Закон биогенной миграции атомов дает возможность человечеству сознательно управлять биогеохимическими процессами как в целом на Земле, так и в ее регионах.

Количество живого вещества в биосфере, как известно, не подвержено заметным изменениям. Эта закономерность была сформулирована в виде закона константности количества живого вещества В. И. Вернадского: количество живого вещества биосферы для данного геологического периода есть константа. Практически данный закон является количественным следствием закона внутреннего динамического равновесия для глобальной экосистемы — биосферы. Поскольку живое вещество в соответствии с законом биогенной миграции атомов есть энергетический посредник между Солнцем и Землей, то или его количество должно быть постоянным, или должны меняться его энергетические характеристики. Закон физико-химического единства живого вещества (все живое вещество Земли физико-химически едино) исключает значительные перемены в последнем свойстве. Отсюда для живого вещества планеты неизбежна количественная стабильность. Она характерна в полной мере и для числа видов.

Живое вещество как аккумулятор солнечной энергии должно одновременно реагировать как на внешние (космические) воздействия, так и на внутренние изменения. Снижение или увеличение количества живого вещества в одном месте биосферы должно приводить к процессу с точностью наоборот в другом месте, потому что освободившиеся биогены могут быть ассимилированы остальной частью живого вещества или будет наблюдаться их недостаток. Здесь следует учитывать скорость процесса, в случае антропогенного изменения намного более низкую, чем прямое нарушение природы человеком.

Помимо константности и постоянства количества живого вещества, нашедшего отражение в законе физико-химического единства живого вещества, в живой природе наблюдается постоянное сохранение информационной и соматической структуры, несмотря на то» что она и несколько меняется с ходом эволюции. Данное свойство было отмечено Ю. Голдсмитом (1981) и получило название закона сохранения структуры биосферы — информационной и соматической, или первого закона экодинамики. . Для сохранения структуры биосферы живое стремится к достижению состояния зрелости или экологического равновесия. Закон стремления к климаксу — второй закон экодинамики Ю. Голдсмита, относится к биосфере и другим уровням экологических систем, хотя и имеется специфика — биосфера более закрытая система, чем ей подразделения. Единство живого вещества биосферы и гомологич-ность строения ее подсистем приводят к тому, что сложно переплетены эволюционно возникшие на ней живые элементы различного геологического возраста и первоначального географического происхождения. Переплетение различных по пространственно-временному генезисуалементов во всех экологических уровнях биосферы отражает правило или принцип гетерогенеза живого вещества. Данное сложение не является хаотичным, а подчинено принципам экологической дополнительности (комплементарности), экологического соответствия (конгруэнтности) и другим закономерностям. В рамках экодинамики Ю. Голдсмита это третий ее закон — принцип экологического порядка, или экологического мутуализма, указывающий на глобальное свойство, обусловленное влиянием целого на его части, обратного воздействия дифференцированных частей на развитие целого и т. п., которое в сумме ведет к сохранению стабильности биосферы в целом.

Взаимопомощь в рамках экологического порядка, или системный мутуализм, утверждается законом упорядоченности заполнения пространства и пространственно-временной определенности: заполнение пространства внутри природной системы из-за взаимодействия между ее подсистемами упорядочено так, что позволяет реализоваться гомеостатическим свойствам системы с минимальными противоречиями между частями внутри ее. Из данного закона следует невозможность длительного существования «ненужных» природе случайностей, включая и чуждые ей.создан-ные человеком. В число правил мутуалистического системного порядка в биосфере входит и принцип системной дополнительности, который гласит, что подсистемы одной природной системы в своем развитии обеспечивают предпосылку для успешного развития и саморегуляции других подсистем, входящих в ту же систему.

К четвертому закону экодинамики Ю. Голдсмита относят закон самоконтроля и саморегуляции живого: живые системы и системы под управляющим воздействием живого способны к самоконтролю и саморегулированию в процессе их адаптации к изменениям в окружающей среде. В биосфере самоконтроль и саморегуляция происходят в ходе каскадных и цепных процессов общего взаимодействия — в ходе борьбы за существование естественного отбора (в самом широком смысле этого понятия), адаптации систем и подсистем, широкой коэво-люции и т.д. При этом все эти процессы ведут к положительным «с точки зрения природы» результатам — сохранению и развитию экосистем биосферы и ее как целого.

Связующим звеном между обобщениями структурного и эволюционного характера служит правило автоматического поддержания глобальной среды обитания: живое вещество в ходе саморегуляции и взаимодействия с абиотическими факторами автодинамически поддерживает среду жизни, пригодную для ее развития. Данный процесс ограничен изменениями, космического и общеземного экосферного масштаба и происходит во всех экосистемах и биосистемах планеты, как каскад саморегуляции, достигающей глобального размаха. Правило автоматического поддержания глобальной среды обитания следует из биогеохимических принципов В. И. Вернадского, правил сохранения видовой среды обитания, относительной внутренней непротиворечивости и служит константой наличия в биосфере консервативных механизмов и одновременно подтверждением правила системно-динамической комплементарности.

О космическом воздействии на биосферу свидетельствует закон преломления космических воздействий: космические факторы, оказывая воздействие на биосферу и особенно ее подразделения, подвергаются изменению со стороны экосферы планеты и потому по силе и времени проявления могут быть ослаблены и сдвинуты или даже полностью утерять свой эффект. Обобщение здесь имеет значение в связи с тем, что зачастую идет поток синхронного воздействия солнечной активности и других космических факторов на экосистемы Земли и населяющие ее организмы.

Следует отметить, что многие процессы на Земле и в ее биосфере хотя и подвержены влиянию космоса и предполагаются циклы солнечной активности с интервалом в 1850, 600,400, 178, 169,88,83,33,22,16, 11,5(11,1), 6,5 и 4,3 года, сама биосфера и её подразделения не обязательно во всех случаях должны реагировать с той же цикличностью. Космические воздействия системы биосферы могут блокировать нацело или частично

Пути космического влияния на биосферу

Если вы заметили ошибку, выделите необходимый текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить об этом редакции

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.

Абиотическая часть представлена:

1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства;

2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни;

3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.

Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов . Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Взаимосвязи живых организмов с компонентами биосферы

В основе биогенной миграции в биосфере лежат два биохимических принципа :

¨ стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;

¨ обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.

Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера. Один из вариантов границ биосферы приведен на рис. 6.5.

При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе, как о некой общей живой массе планеты.

Под живым веществом В. И. Вернадский понимает все количество живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы ¾ он состоит из тех же элементов, что и неживая природа (рис. 6.3), только соотношение этих элементов различное и строение молекул иное (рис. 6.4).

Рис. 6.3. Участие различных химических элементов атмосферы, гидросферы и литосферы
в построении живого вещества (относительные числа атомов) (по В. Лархеру, 1978).
Выделены самые распространенные элементы

Рис. 6.4. Структурные формулы некоторых органических соединений
живой клетки

Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли.

По подсчетам ученых его масса составляет 2420 млрд т, что более чем в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли ¾ атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду ¾ в настоящее время живые существа отсутствуют лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов.

«Всюдность жизни» в биосфере обязана потенциальным возможностям и масштабу приспособляемости организмов, которые постепенно, захватив моря и океаны, вышли на сушу и захватили ее. В. И. Вернадский считает, что этот захват продолжается.

На рис. 6.5 наглядно показаны границы биосферы ¾ от высот атмосферы, где царят холод и низкое давление, до глубин океана, где давление достигает до 12 тыс. атм. Это стало возможным потому, что пределы толерантности температур у различных организмов практически от абсолютного нуля до плюс 180 °С, а некоторые бактерии могут существовать в вакууме. Широк диапазон химических условий среды для ряда организмов ¾ от жизни в уксусе до жизни под действием ионизирующей радиации (бактерии в котлах ядерных реакторов). Более того, выносливость некоторых живых существ по отношению к отдельным факторам выходит даже за пределы биосферы, т. е. у них есть еще определенный «запас прочности» и потенциальные возможности к распространению.

Рис. 6.5. Распределение живых организмов в биосфере:

1 ¾ озоновый слой; 2 ¾ граница снегов; 3 ¾ почва; 4 ¾ животные, обитающие в пещерах;
5 ¾ бактерии в нефтяных водах (высота и глубина даны в метрах)

Однако все организмы выживают еще и потому, что везде, где бы ни было их местообитание, существует биогенный ток атомов. Этот ток не смог бы иметь место, во всяком случае в наземных условиях, если бы не было почв.

Почвы ¾ важнейший компонент биосферы, оказывающий, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю глобальную экосистему в целом. Именно почвы обеспечивают питание биогенными веществами растения, которые кормят весь мир гетеротрофов. Почвы на Земле разнообразные и их плодородие тоже разное.

Плодородие зависит от количества гумуса в почве, а его накопление, как и мощность почвенных горизонтов, зависит от климатических условий и рельефа местности. Наиболее богаты гумусом степные почвы, где гумификация идет быстро, а минерализация идет медленно. Наименее богаты гумусом лесные почвы, где минерализация по скорости опережает гумификацию.

Выделяют по различным признакам множество типов почв. Под типом почв понимается большая группа почв, формирующаяся и в однородных условиях, характеризующаяся определенным почвенным профилем и направленностью почвообразования.

Поскольку важнейшим почвообразующим фактором является климат, то, в значительной мере, генетические типы почв совпадают с географической зональностью: арктические и тундровые почвы, подзолистые почвы, черноземы, каштановые , серо-бурые почвы и сероземы, красноземы и желтоземы . Распространение основных типов почв на земном шаре показано на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Схематическая карта зональных типов почв мира:

1 ¾ тундра; 2 ¾ подзолы; 3 ¾ серо-бурые подзолистые почвы, бурые лесные почвы и т. д.;
4 ¾ латеритные почвы; 5 ¾ почвы прерий и деградированные черноземы; 6 ¾ черноземы;
7 ¾ каштановые и бурые почвы; 8 ¾ сероземы и пустынные почвы;
9 ¾ почвы гор и горных долин (комплекс); 10 ¾ ледяной покров

Время формирования почв зависит от интенсивности гумификации. Скорость накопления гумуса в почвах можно определить в единицах, измеряющих мощность (толщину) гумусового слоя по отношению к времени их формирования, например, в мм/год. Такие цифры приводятся в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Скорость формирования гумусового горизонта почв Русской равнины
(по А. Н. Геннадиеву и др., 1987)

Зная скорость накопления гумуса и мощность гумусового горизонта, можно рассчитать возраст различных типов почв (Геннадиев, 1987). На Русской равнине черноземы образовались за 2500-3000 лет, серые и бурые лесные почвы ¾ за 800-1000 лет, подзолистые, примерно за 1500 лет. Скорость образования почв зависит и от типа материнской породы ¾ на гранитах во влажном тропическом климате для образования настоящей почвы надо 20000 лет.

Эти данные позволяют количественно оценивать допустимый смыв при интенсивном антропогенном воздействии. Одновременно они свидетельствуют, как легко можно разрушить эту тонкую «коричневую пленку» и сколько нужно времени, не считая затрат, чтобы восстановить утраченное.

Почвенный покров, являясь неотъемлемым компонентом биосферы, выполняет ряд биосферных, т. е. глобальных с экологических позиций, функций (табл. 6.5). В. Ф. Вальков, К. Ш. Казеев, С. И. Колесников (2004) считают, что этими функциями почв обеспечивается их важнейшая экологическая роль в биосфере, которая сводится к следующим положениям (приводится с некоторыми изменениями автором раздела настоящего учебника):

1) почва является средой обитания, аккумулятором и источником вещества и энергии для организмов суши;

2) почва регулирует состав атмосферы и гидросферы;

3) почва ¾ защитный барьер биосферы (нейтрализует значительную часть загрязняющих биосферу веществ, тем самым предотвращая их поступление в живое вещество);

4) почва обеспечивает малый биогеохимический круговорот веществ на суше и сопряжение его с большим геологическим круговоротом веществ и, тем самым,

5) обеспечивает существование жизни на Земле.

Таблица 6.5

Глобальные функции почв (педосферы)
(Добровольский, Никитин, 1986)

Почва является граничным слоем между атмосферой и биосферной частью литосферы. В нем наблюдается не просто смешение живого и неживого компонентов природы, но и их взаимодействие в рамках почвенной экосистемы. Главное назначение этой экосистемы ¾ обеспечение круговорота веществ в биосфере.

Абиотическая часть представлена:

2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни;

3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.

Рис. 6.2. Взаимосвязи живых организмов с компонентами биосферы

В основе биогенной миграции в биосфере лежат два биохимических принципа :

¨ стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;

¨ обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.

Рис. 6.4. Структурные формулы некоторых органических соединений
живой клетки

Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли.

Рис. 6.5. Распределение живых организмов в биосфере:

Рис. 6.6. Схематическая карта зональных типов почв мира:

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Экология: электронный учебник. Учебник для ВУЗов

На сайте сайт читайте: "экология: электронный учебник. учебник для вузов"

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Предмет и задачи экологии
Наиболее распространенным определением экологии как научной дисциплины является следующее:экология ¾ наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимоотношени

Краткий обзор истории развития экологии
В истории развития экологии можно выделить три основных этапа. Первый этап ¾ зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. ХIХ в.). На этом этапе накапливались дан

Значение экологического образования
Экологическое образование не только дает научные знания из области экологии, но и является важным звеном экологического воспитания будущих специалистов. Это предполагает привитие им высокой экологи

Главные уровни организации жизни и экология
Ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (биоценоз) ¾ главные уровни организации жизни. Экология изучает уровни биологической организации от организма до экосистем. В ее основе, к

Организм как живая целостная система
Организм ¾ любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная организация; обмен веществ по ведущей роли белк

Общая характеристика биоты Земли
В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн видов организмов. Систематика их все более усложняется, хотя основной ее скелет остается почти неизменным со времени ее создания выдающимся шв

Высшие таксоны ситематики империи клеточных организмов
Оказалось, что на Земле существуют две большие группы организмов, различия между которыми намного более глубоки, чем между

О среде обитания и экологических факторах
Среда обитания организма ¾ это совокупность абиотических и биотических уровней его жизни. Свойства среды постоянно меняются и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменения

Об адаптациях организмов к среде обитания
Адаптация (лат. приспособление) ¾ приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адапт

Лимитирующие экологические факторы
Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю. Либих в середине ХIХ в. Он установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в ми

Влияние температуры на организмы
Температура ¾ важнейший из ограничивающих (лимитирующих) факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные те

Свет и его роль в жизни организмов
Свет ¾ это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле. Он участвует в фотосинтезе, обеспечивая создание органических соединений из неорганических растительностью Земл

Вода в жизни организмов
Вода физиологически необходима любой протоплазме и с экологической точки зрения является лимитирующим фактором как в наземных, так и в водных местообитаниях, если там ее количество подвержен

Совместное действие температуры и влажности
Температура и влажность, действуя в непрерывном единстве, определяют «качество» климата: высокая влажность в течение года сглаживает сезонные колебания температур ¾ это морской климат, высок

Водная среда
Здесь основные экологические факторы ¾ течения и волнения в реках, морях, океанах, действующие практически постоянно. Они могут косвенно вл

Физические факторы воздушной среды
К этим факторам относятся движение воздушных масс и атмосферное давление. Движение воздушных масс может быть в виде их пассивного перемещения конвективной приро

Химические факторы воздушной среды
Химический состав атмосферы весьма однороден: азота 78,8, кислорода ¾ 21, аргона ¾ 0,9, углекислого газа ¾ 0,03% по объему. По современным данным, концентрации диокосида углеро

Биогенные вещества как экологические факторы
Биогенные соли и элементы, как это показал еще Ю. Либих в XIX в., являются лимитирующими факторами и ресурсами среды для организмов. Одни из элементов требуются организмам в относительно больших ко

Биогенные макроэлементы
Первостепенное значение среди них имеют фосфор и азот в доступной для организмов форме. Фосфор ¾ это важнейший и необходимый элемент протоплазмы, а азот входит во все белковые

Биогенные микроэлементы
Входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами. Для растений в первую очередь необходимы: железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Если в э

Эдафические экологические факторы в жизни растений и почвенной биоты
Эдафические (от греч. edaphos ¾ почва) факторы¾ почвенные условия произрастания растений. Делятся на: химические ¾ реа

Состав и структура почв
Почва ¾ особое естественно-историческое образование, возникшее в результате изменения поверхностного слоя литосферы совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Порода, из котор

Строение почв в вертикальном разрезе
Почвообразование происходит сверху вниз, с постепенным затуханием интенсивности процесса. В умеренной зоне он затухает на глубинах 1,5-2,0 м. Этой величиной и определяется мощность (толщина) почв в

Важнейшие экологические факторы почв
Эти факторы можно разделить на физические и химические. К физическим относятся влажность, температура, структура и пористость. Влажность, а точнее

Экологические индикаторы
Организмы, по которым можно определить тот тип физической среды, где он рос и развивался, являются индикаторами среды. Например, таковыми могут быть галофиты. Адаптируясь к

Естественные геофизические поля как экологические факторы
В земных условиях на организмы, в том числе и на человека, действуют естественные геофизические поля такие, как магнитное, гравитационное, температурное, электромагнитное и радиоактивное. Свойства

Ресурсы живых существ как экологические факторы
«Ресурсы живых существ¾ это по преимуществу вещества, из которых состоят их тела, энергия, вовлекаемая в процессы их жизнедеятельности, а также места, г

Экологическое значение незаменимых ресурсов
В результате морфологических и физиологических адаптаций возникает некое соответствие между организмом и средой, но оно еще не гарантирует выживание организма в этой среде, если он не сможет найти

Экологическое значение пищевых ресурсов
Пищевые ресурсы¾ это сами организмы. Автотрофные (фото- и хемосинтезирующие) организмы становятся ресурсами для гетеротрофов, принимая участие в пищевой цепи, где каждый пре

Ограждение пищевых ресурсов
Потребителю (хищнику) необходимо отыскать, изловить, умертвить и съесть добычу. Но это сделать нелегко, так как пищевые ресурсы нередко ограждены от потребителя. Любой организм стремится о

Пространство как ресурс
Растения и животные конкурируют в занимаемом ими пространстве прежде всего за ресурсы, а не за некую площадь, где они могут размножаться. Пространство может стать и лимитирующим ресурсом

Вступление
«Популяция ¾ любая, способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупност

Статические показатели популяций
Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. К статическим показателям популяций относятся их численность, плотность и показатели стр

Динамические показатели популяций
Показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток (интервал) времени. Основными динамическими показателями (характеристиками) популяций являются рож

Продолжительность жизни вида
Продолжительность жизни вида зависит от условий (факторов) жизни. Различают физиологическую и максимальную продолжительность жизни. Физиологическая продолжительность жизни

Динамика численности популяций
Еще в ХVII в. заметили, что численность популяций растет по закону геометрической прогрессии, а уже в конце ХVIII в. Томас Мальтус (1766-1834) выдвинул свою известную теорию о росте народона

Регуляция плотности популяции
Логистическая модель роста популяции предполагает наличие некой равновесной (асимптотической) численности и плотности. В этом случае рождаемость и смертность должны быть равны, т. е., если b

Экологические стратегии выживания
Экологическая стратегия выживания ¾ стремление организмов к выживанию. Экологических стратегий выживания множество. Например, еще в 30-х гг. А. Г. Роменский (1938) среди растений, различал т

Вступление
Когда речь идет об экосистемах, под биотическим сообществом понимается биоценоз, поскольку сообщество представляет собой население биотопа, а биотоп ¾ это место жизни би

Видовая структура сообществ и способы ее оценки
Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Согласно конв

Пространственная структура сообществ
Виды в биоценозе образуют и определенную пространственную стуктуру, особенно в его растительной части ¾ фитоценозе. Прежде всего четко определяется вертикальное я

Экологическая ниша и взаимоотношения организмов в сообществе
Экологическая ниша ¾ место вида в природе, преимущественно в биоценозе, включающее как положение его в пространстве, так и функциональную его роль в сообществе, отношение к

Концепция, масштабы и трофическая структура экосистемы
«Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии с

Продуцирование и разложение в природе
Фотосинтезирующие организмы, и лишь отчасти хемосинтезирующие, создают органические вещества на Земле ¾ продукцию¾ в количестве 100 млрд т/г и примерно такое же колич

Гомеостаз экосистемы
Гомеостаз ¾ способность биологических систем ¾ организма, популяции и экосистем ¾ противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем &

Энергетические потоки
Вся жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии. Свет ¾ единственный на Земле пищевой ресурс, энергия которого, в соединении с углекислым газом и водой, рождает проц

Принцип биологического накопления
В круговорот веществ в экосистеме часто добавляются вещества, попадающие сюда извне. Эти вещества концентрируются в трофических цепях и накапливаются в них, т. е. происходит их биологическо

Уровни производства органического вещества
Различают разные уровни продуцирования, на которых создается первичная и вторичная продукция. Органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени, называется

Экологические пирамиды
Функциональные взаимосвязи, т. е. трофическую структуру, можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уров

Цикличность
Суточная, сезонная и многолетняя периодичность внешних условий и проявление внутренних (эндогенных) ритмов организмов, флуктуации популяций достаточно синхронно отражаются в цикличности

Экологическая сукцессия
Ю. Одум (1986) под экологической сукцессией понимает вообще весь процесс развития экосистемы. Более конкретное определение дает этому явлению Н. Ф. Реймерс (1990): «Сукцессия&frac3

Сукцессионные процессы и климакс
Первые переселенцы, которые приживаются на новом участке, ¾ это организмы, толерантные к абиотическим условиям нового для них местообитания. Не встречая особого сопротивления среды они чрезв

Системный подход и моделирование в экологии
Системный подход в экологии обусловил формирование целого направления, ставшего ее самостоятельной отраслью ¾ системной экологией. Системный подход¾ это направ

Место биосферы среди оболочек Земли
Биосфера («сфера жизни») ¾ сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основ

Соотношение горных пород земной коры
Земная кора ¾ важнейший ресурс для человечества. Она содержит горючие полезные ископаемые (уголь, нефть, горючие сла

Распределение вод на Земле
Более 98% всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов, морей и др. Общий объем пресных вод на Земле равен 28

Состав атмосферы
Атмосфера физически, химически и механически воздействует на литосферу, регулируя распределение тепла и влаги. Погода и кли

Круговорот веществ в природе
Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический). Большой круговорот веществ в природе (геологический). Геологический кругов

Биогеохимические циклы наиболее важных для жизни организмов биогенных веществ
Наиболее жизненно важными можно считать вещества, из которых, в основном, состоят белковые молекулы. К ним относятся углерод, азот, кислород, фосфор, сера. Биогеохимические циклы у

Ландшафты и экосистемы
Классификации природных экосистем биосферы базируются на ландшафтном подходе, так как экосистемы ¾ неотъемлемая часть природных географических ландшафтов, образующих географическую (ландш

Типы морских экосистем
Открытый океан (пелагическая). Воды континентального шельфа (прибрежные воды). Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством). Эстуарии (прибрежные бу

Наземные биомы (экосистемы)
Стабильная экосистема характеризуется равновесным состоянием взаимосвязей между живыми организмами и окружающей физической средой. Всеобщий гомеостаз такой системы позволяет ей противостоять внешне

Особенности и факторы пресноводных местообитаний
Пресные воды на поверхности континентов образуют реки, озера, болота. Человек для своих нужд создает искусственные пруды и крупные водохранилища. Значит, пресные воды могут находиться в текучем

Характеристика пресноводных экосистем
Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: укрепившиеся в дне цветковые растения и плавающие зеленые растения ¾ водоросли, некоторые выс

Особенности и факторы морской среды
Морская среда занимает более 70% поверхности земного шара. В отличие от суши и пресных вод ¾ она непрерывна. Глубина океана огромна (см. рис. 7.10). Жизнь в океане ¾ во

Характеристика морских экосистем
Область континентального шельфа, неритическая область, если ее площадь ограничить глубиной до 200 м, составляет около восьми процентов площади океана (29 млн км2) и явля

Функциональная целостность биосферы
Целостность любой сложной системы, например, организма, популяции, биотических сообществ, есть обобщенная характеристика этой системы или объекта (см. главу 5). Закон целостности

Основы учения В. И. Вернадского о биосфере
По современным представлениям, биосфера¾ это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном

Эволюция биосферы и ее основных составляющих (по Ф. Рамаду, 1981)
Параллельно развивались и гетеротрофы и, прежде всего ¾ животные. Главными датами их развития являются выход на сушу

Эволюция биосферы и ее биоразнообразие
В относительно короткие промежутки развития экосистем (сукцессий), и в долговременной эволюции таких экосистем, как биосфера, на протекающие в них процессы оказывают влияние: 1) аллогенн

Биотическая регуляция окружающей среды
Эволюция биосферы свидетельствует, что при любом воздействии на биосферу ¾ природном или антропогенном ¾ ее гомеостаз обеспечивается за счет сохранения биологического разнообразия. От

Вступление
Человек ¾ высшая ступень развития живых организмов на Земле. Он, по И. Т. Фролову (1985), «субъект общественно-исторического процесса, развития материальной и духовной культ

Эволюционные особенности вида
Человек ¾ это составная часть живого и не может существовать в естественных условиях вне биосферы и живого вещества определенного эволюционного типа. Семейство гоминид

Наследственность человека
Созданная в процессе становления вида Homo sapiens генетическая программа определяет его как биологический вид. Она записана в молекулах ДНК, достаточно консервативна и «представляет собой самый

Искусственная среда и эволюция человека
Человек сам создатель и регулятор развития городских (урбанистических) систем. Характер и интенсивность его хозяйственной деятельности и способность поддерживать качество окружающей среды в конечно

Человечество как популяционная система
Популяция человека, т. е. популяция особого вида ¾ Homo sapiens, обладает теми же свойствами, что и популяция животных, но характер и форма их проявлений значительно отличаются вследствие де

Рост численности населения
Рост численности населения Земли подчиняется экспоненциальному закону, при этом прирост не постоянный, а в последние десятилетия шел с нарастающим итогом. Исходя из этого, экологи расценивают после

Общие представления
В самом общем виде, применительно к человеку: «Ресурсы¾ это нечто, извлекаемое из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний» (Миллер, 1993, Т. 1).

О фундаментальных типах экосистем
Человек, в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде, начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно десять тысяч лет назад он перестал быть «рядовым» консу

Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)
Главная цель создаваемых сельхозсистем ¾ рациональное использование тех биологических ресурсов, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека ¾ источники пи

О процессах урбанизации
Урбанизация ¾ это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет сельской местности, процесс повышения роли городов в развитии общества. Рост численности насе

Урбанистические системы
Урбанистическая система (урбосистема) ¾ «неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем» (Реймерс,1990

Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека
Изначально Homo Sapiens жил в окружающей природной среде, как и все консументы экосистемы, и был практически незащищен от действия ее лимитирующих экологических факторов. Первобытный человек был по

Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека
Чтобы бороться с действием естественных факторов регуляции экосистемы, человеку пришлось использовать природные ресурсы, в том числе и невосполнимые, и создать искусственную среду для своего выжива

Гигиена и здоровье человека
Сохранение здоровья или возникновение болезни ¾ это результат сложных взаимодействий внутренних биосистем организма и внешних факторов окружающей среды. Познание этих сложных взаимодействий

Общие положения
Биосфера, весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюци

Вступление
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности &fra

Загрязнение атмосферного воздуха
Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние ра

Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России
Кроме указанных в таблице главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опасных токсичных веществ: свинец,

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котел

Экологические последствия загрязнения атмосферы
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами ¾ от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепен

Токсичность загрязнения воздуха для растений (Бондаренко, 1985)
Особенно опасен для растений диоксид серы (SO2), под воздействием которого гибнут многие деревья, и в первую оче

Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы
К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся: 1) возможное потепление климата («парниковый эффект»); 2) нарушение озонового слоя; 3)

Нарушение озонового слоя
Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном

Кислотные дожди
Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, ¾ кислотные дожди. Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы

Вступление
Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное многостороннее воздейст

Загрязнение гидросферы
Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в и

Главные загрязнители воды
Основные виды загрязнения. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение вод. Значител

Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности
Следует заметить, что в настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не умен

Экологические последствия загрязнения гидросферы
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. Пресноводные экосистемы. Установлено, что под влиянием

Истощение подземных и поверхностных вод
Истощение вод следует понимать как недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверх

Вступление
Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, с каждым годом подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. В эпоху бурного

Деградация почв (земель)
Деградацияпочвы ¾ это постепенное ухудшение ее свойств, которое сопровождается уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия. Почва ¾ один из важнейши

Эрозия почв (земель)
Эрозия почв (от лат. erosio ¾ разъедание) ¾ разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потокам

Загрязнение почв
Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений ¾ токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теря

Вторичное засоление и заболачивание почв
В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых з

Опустынивание
Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание. По Б. Г. Розанову (1984), опустынивание ¾ это процесс необратимог

Отчуждение земель
Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейн

Горные породы
В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры, в той или иной степени претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушен

Массивы горных пород
Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения, подвергаются мощному антропогенному воздействию. Возникают (или усиливаются) так

Воздействия на недра
Недрами называют верхнюю часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых. Экологические и некоторые другие функции недр как природного объекта до

Вступление
В современных условиях возросшего антропогенного воздействия идет интенсивная трансформация и изменение не только абиотических составляющих биосферы ¾ гидросферы, атмосферы, верхней части ли

Значение леса в природе и жизни человека
Среди биотических сообществ главенствующее значение в природе и в жизни человека имеют леса. Россия богата лесом. Общая лесопокрытая площадь в стране составляет 1,2 млрд га, или 75% от пло

Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества
Для характеристики нынешнего состояния растительного покрова и в первую очередь лесных экосистем все чаще используется термин ¾ деградация. Леса раньше других компонентов природной

Экологические последствия воздействия человека на растительный мир
Потребительское, а нередко и хищническое отношение человека к растительным сообществам проявилось еще на начальном этапе развития земледелия и скотоводства. В последующем, особенно с началом бурног

Относительная чувствительность растений к воздействию загрязнения воздуха
Примечание: У ¾ устойчивые, Ч ¾ чувствительные, П ¾ промежуточной чувствительности. &n

Исчезновение видов высших растений под воздействием человека за последние 200 лет
В настоящее время в России более тысячи видов находятся на грани исчезновения и нуждаются в срочной охране. Из флоры России

Значение животного мира в биосфере
Животный мир¾ это совокупность всех видов и особей диких животных (млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, а также насекомых, моллюсков и других беспозвоночны

Воздействие человека на животных и причины их вымирания
Несмотря на огромную ценность животного мира, овладев огнем и оружием, человек еще в ранние периоды своей истории начал истреблять животных, а сейчас, вооружившись современной техникой, развил на н

Загрязнение среды отходами производства и потребления
Одной из наиболее острых экологических проблем в настоящее время является загрязнение окружающей природной среды отходами производства и потребления и в первую очередь опасными отходами. Ско

Шумовое воздействие
Шумовое воздействие ¾ одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превыш

Биологическое загрязнение
Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия нехарактерных для них видов живых организмов (бактерий, вирусов и др.), уху

Воздействие электромагнитных полей и излучений
Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) предусмотрены меры по предупреждению и устранению вредных физических воздействий, включая электромагнитные и магнитные поля.

Загрязнение от ракетно-космической деятельности
Эксплуатация ракетно-космической техники связана с глобальным воздействием на природные экосистемы Земли и околоземное космическое пространство. В Законе РФ «О космической деятельности» принцип без

Вступление
Экстремальные разрушительные воздействия на природную окружающую среду могут иметь антропогенный (военные действия, аварии, катастрофы) и природный характер (стихийные бедствия).

Воздействие оружия массового уничтожения
Любые военные действия наносят окружающей природной среде весьма ощутимый ущерб, особенно, если они ведутся на большой территории в течение длительного времени. Однако и при кратковременных военных

Воздействие техногенных экологических катастроф
Техногенная экологическая катастрофа ¾ это авария технического устройства (атомной электростанции, танкера и т. д.), которая приводит к остронеблагоприятным изменениям в окружающей природной

Стихийные бедствия
К стихийным бедствиям относят явления природы, которые создают катастрофические экологические ситуации и, как правило, сопровождаются огромными людскими и материальными потерями.

Стихийные бедствия эндогенного характера
Землетрясения ¾ одно из наиболее грозных проявлений внутренней энергии Земли. Внезапные сейсмические толчки и колебания земной поверхности могут быть весьма значительными и иметь катастрофич

Стихийные бедствия экзогенного характера
Среди стихийных бедствий экзогенного характера наиболее опасны наводнения, тропические штормы, засуха, оползни, обвалы и сели. Наводнения ¾ временное затопление зна

Основные формы взаимодействия природы и общества
В истории формирования природоохранной деятельности можно выделить следующие основные формы взаимодействия природы и общества: видовая и заповедная охрана природы ¾ поресурсная охрана &frac3

Важнейшие природоохранные принципы и объекты охраны окружающей среды
Всеобщие взаимосвязи и взаимозависимости, объективно существующие как в самой природе, так и при взаимодействии с обществом, определяют основные принципы охраны окружающей природной среды и рациона

Экологический кризис и пути выхода из него
Экологический кризис ¾ это такая стадия взаимодействия между обществом и природой, на которой до предела обостряются противоречия между экономикой и экологией, а возможности

Принципиальные направления инженерной экологической защиты
Основные направления инженерной экологической защиты от загрязнения и других видов антроогенных воздействий ¾ внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнолог

Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства ¾ создание малоотходной и безотходной технологии. Понятие безотходной технологии, в со

Биотехнология в охране окружающей среды
В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроо

Нормирование качества окружающей среды
Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип н

Защита атмосферы
Для защиты воздушного бассейна от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами используют следующие меры: ¨ экологизацию технологических процессов;

Поверхностная гидросфера
Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых от

Подземная гидросфера
Основные мероприятия по защите подземных вод, проводимые в настоящее время, заключаются в предотвращении истощения запасов подземных вод и защите их от загрязнения. Как и для поверхностных вод, это

Защита почв (земель)
Защита почв от прогрессирующей деградации и необоснованных потерь ¾ наиболее острые экологические проблемы в земледелии, которые еще далеки от своего решения. В число основных звень

Охрана и рациональное использование недр
Недра подлежат обязательной охране от истощения запасов полезных ископаемых и загрязнения. Необходимо также предупреждать вредное воздействие недр на окружающую природную среду при их освоении.

Рекультивация нарушенных территорий
Рекультивация ¾ комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельных участков в безопасное состояние. Нарушение тер

Защита массивов горных пород
Стратегическая линия защиты и рационального использования оползневых, селевых, закарстованных и других массивов горных пород может быть представлена следующим образом: ¨ не фетишизиров

Защита растительного мира
Для сохранения численности и популяционно-видового состава растений осуществляется комплекс природоохранных мер, в число которых входят: ¨ борьба с лесными пожарами; ¨ защ

Охрана животного мира
Действие «Закона о животном мире» (1995) распространяется на регулирование, охрану и использование диких животных, т. е. животных, находящихся в состоянии естественной свободы. Охрана и испо

Красная книга
Красная книга содержит сведения о редких, исчезающих или находящихся под угрозой исчезновения видов растений и животных, с целью введения режима их особой охраны и воспроизводства.

Особо охраняемые природные территории
К наиболее эффективным формам охраны биотических сообществ, а также всех природных экосистем следует отнести государственную систему особо охраняемых природных территорий. Особо ох

Защита от отходов производства и потребления
В данном разделе используются следующие основные понятия: Утилизация (от лат. utilis ¾ полезный) отходов ¾ извлечение из них и хозяйственное использовани

Защита от шумового воздействия
Как и все другие виды антропогенных воздействий, проблема загрязнения среды шумом имеет международный характер. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), учитывая глобальный характер шумо

Защита от электромагнитных полей и излучений
Защита от электромагнитных полей и излучений в нашей стране регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.), а также рядом нормативных документов («Временные санитарные но

Защита от негативного биологического воздействия
Предупреждение, своевременное выявление, локализация и устранение биологического загрязнения достигается комплексными мерами, связанными с противоэпидемической защитой насел

Экологичное энергопотребление
По оценке отечественных и зарубежных специалистов, одним из основных направлений улучшения экологической обстановки в мире и сохранения здоровья населения является снижение уровня потребления приро

Основные направления экологичного энергопотребления
Введение новых российских теплотехнических требований поставило перед проектировщиками и строителями ряд сложных задач, требующих безотлагательного их решения. Главным направлением экологичного эне

Следует отметить, что в России на душу населения производится теплоизоляционных материалов в несколько раз меньше, чем в др

Энергосберегающие заглубленные здания
Значительное сбережение энергоресурсов в жилищно-строительной сфере может быть достигнуто и с помощью строительства заглубленных жилых зданий, которые принято называть энергосберегающими

Концепция энергосберегающего экодома
Экодомом называют автономный малоэтажный дом, в котором в максимально возможной степени используются природные процессы для обеспечения его жизнедеятельности, включая энергообеспеч

Понятие устойчивого развития включает в себя как обязательный компонент постепенный переход от энергетики, основанной на сжигании органического топлива (нефть, уголь, газ и др.), к нетрадиционной (

Ресурсосбережение в строительстве
Использование техногенного сырья ¾ мощный экологический ресурс В условиях нарастающей экологической напряженности в мире проблема рационального использования и эффе

Экологическая безопасность техногенного сырья
Одним из важнейших критериев пригодности техногенного сырья для производства строительных материалов и для других целей является токсичность и радиоактивность, т. е. степень его

Экологическое законодательство Российской Федерации
Источниками экологического права являются следующие правовые документы: 1) Конституция; 2) Законы и кодексы в области охраны природы; 3) Указы и распоряжения Президента п

Государственные органы управления в области охраны окружающей среды
Государственные органы управления, контроля и надзора в области охраны окружающей среды подразделяются на две категории: органы общей и специальной компетенции. К государственным органам

Экологическая стандартизация, сертификация и паспортизация
Общие положения экологического законодательства России конкретизируются в государственных стандартах (ГОСТ), которые так же как постановления, инструкции и решения относятся к подзаконным пр

Экологическая экспертиза и овос
Правовой механизм управления природопользованием и охраной окружающей среды включает в себя и такую важную форму предупредительного экологического контроля, как экспертизу. Различа

Экологический риск и зоны повышенного экологического риска
Экологический риск ¾ это оценка на всех уровнях ¾ от точечного до глобального, вероятности появления негативных изменений в окружающей среде, вызванных антропогенной

Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия в России
В ближнем зарубежье наиболее опасной экологической зоной являются Арал и Приаралье. Всего на терри

Экологический мониторинг
Под мониторингом (от лат. «монитор» ¾ напоминающий, надзирающий) понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной принцип мониторинга &fra

Экологический контроль
Экологический контроль (контроль в области охраны окружающей среды) ¾ это система мер, направленная на предотвращение, выявление и пресечение нарушения законодательства в об

Экологические права граждан. общественные экологические движения
Под экологическими правами понимают закрепленные в законодательстве права гражданина, которые обеспечивают удовлетворение его разнообразных потребностей при взаимодействии с природ

Экологические обязанности граждан
Пользуясь экологическими правами, каждый гражданин должен выполнять и определенные ответные обязанности в сфере экологических интересов общества и государства. Он должен быть готовым к активному ли

Юридическая ответственность за экологические правонарушения
Юридическая ответственность за экологические правонарушения является одной из форм государственного принуждения; ее задача ¾ обеспечить реализацию экологических интересов в принудительном по

Методы экономического регулирования
Одним из направлений, по которому Россия должна выходить из экологического кризиса, является развитие и совершенствование экономического природоохранного механизма. До недавнего времени в

Эколого-экономический учет природных ресурсов и загрязнителей
Экономические, экологические и некоторые другие показатели природных ресурсов обычно обобщают в виде кадастров. Кадастр (франц. cadastre) ¾ систематизиро

Лицензии, договора и лимиты на природопользование
Порядок пользования природной средой и природными ресурсами основывается на принципах охраны природной среды и неистощимости использования природных ресурсов, создания нормальных экологических и эк

Новые механизмы финансирования природоохранных мероприятий
Финансирование затрат на восстановление и охрану окружающей среды осуществляется за счет бюджетных и внебюджетных средств. Государственное (бюджетное) финансирование напра

Экономическое стимулирование в области охраны окружающей среды
Одним из эффективных способов решения проблем охраны окружающей среды является экономическое стимулирование природоохранной деятельности. Государство оказывает поддержку любой предпринимат

Понятие о концепции устойчивого эколого-экономического развития
Концепция устойчивого развития вошла в природоохранный лексикон после Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992). По первоначальному определению, устойчивое разв

Антропоцентризм и экоцентризм. Формирование нового экологического сознания
Одно из направлений, по которому Россия должна выходить из экологического кризиса, ¾ эколого-просветительное. Смысл этого направления заключается в развитии экологического о

Экологическое образование, воспитание и культура
Экологическое образование ¾ целенаправленно организованный, планомерно и систематически осуществляемый процесс овладения экологическими знаниями, умениями и навыками. Указом

Роль международных экологических отношений
Гармонизация международных экологических отношений ¾ один из основных путей выхода мирового сообщества из экологического кризиса. Общепризнано, что реализовать стратегию вых

Национальные и международные объекты охраны окружающей среды
Объекты охраны окружающей среды подразделяются на национальные (внутригосударственные) и международные (общемировые). К национальным (внутригосударственным) объектам относятс

Основные принципы международного экологического сотрудничества
Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды регулируется международным экологическим правом, в основе которого лежат общепризнанные принципы и нормы. Важнейший вклад в становлени

Участие России в международном экологическом сотрудничестве
Наша страна играет значительную роль в решении глобальных и региональных экологических проблем. Будучи правопреемником СССР, Российская Федерация взяла на себя договорные обязательства бывшего СССР

Введение

Биосфера

Структурные уровни биосферы

Живое вещество биосферы

История развития биосферы

Учение о биосфере

История изучения биосферы

Учение Вернадского

Экосистема

Понятие экосистемы

Классификация экосистем

Компоненты экосистемы

Круговорот вещества

Биосфера - глобальная экосистема

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Биосфера играет ключевую роль в существовании жизни на Земле. Благодаря взаимодействию биотической и абиотической части, образуется уникальная среда – экосистема, в которой происходит круговорот вещества, обеспечивающий поддержание баланса биоценозов.

Человек является непосредственно связанным с биосферой. Он не может покинуть эту оболочку, нуждаясь в постоянном поступлении энергии от продукции, производимой продуцентами экосистем, защите от космического излучения и пригодном для жизни микроклимате. Поэтому жизненно важной задачей современного человечества является сохранение среды их обитания в состоянии равновесия (переход от техносферы к ноосфере – разумно управляемой сфере). Целостное представление о механизме работы составляющих биосферу компонентов даёт понимание важности сохранения каждого компонента, что особенно актуально сейчас, когда нерациональное использование ресурсов биосферы нарушает баланс, приводя к необратимым процессам разрушения тонкой «оболочки жизни».

Цель курсовой работы – показать и обосновать утверждение о том, что биосфера является глобальной экосистемой, что даст понимание того, что биосфера, как всякая система существует за счет взаимополезного взаимодействия ее составляющих, и неосмотрительное удаление или изменение любого компонента влечет за собой изменение остальных, что может иметь негативные последствия для биосферы, в том числе и для человечества.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач, заключающихся в поэтапном описании биосферы с точки взгляда на нее, как на экосистему:

Показать значимость темы: узкий диапазон условий существования организмов, их распространение в пределах биосферы.

История изучения биосферы, появление новых взглядов на ее сущность.

Рассказать о биосфере как системе взаимодействия живого и неживого.

Описать биосферу как систему взаимодействия организмов: потоки энергии, трофические связи в биосфере.

Сделать вывод исходя из проведенного исследования свойств биосферы.

БИОСФЕРА

Биосфера в современном понимании – это оболочка Земли, содержащая живое вещество и ту часть абиотической среды, в непрерывном обмене с которым находится биовещество . Под живым веществом здесь подразумевается совокупность всех организмов, населяющих Землю. Биосфера распространяется на нижнюю часть атмосферы, гидросферу и тонкую верхнюю полосу литосферы и поверхность почвы. Однако, разделение это несколько условно, так как отдельные «островки жизни», обусловленные техногенезом, могут встречаться за пределами слоя жизни , например, космические корабли, буровые скважины.

Структурные уровни биосферы

В биосфере выделяют следующие структурные уровни (рис. 1):

Рис. 1. Структурные уровни биосферы

Аэробиосфера. Расположена в пределах атмосферы (газовой оболочки планеты). Вещество в атмосфере распределено неравномерно, что обуславливается уменьшением плотности воздуха с удалением от поверхности. Обычно атмосферу делят на три крупных совокупности слоев: тропосферу (от поверхности до высоты 8-10 км), стратосферу (8-10 км до озонового слоя) и ионосферу (выше озонового слоя). В более подробном рассмотрении, подразделяется на тропобиосферу (соответствует тропосфере – 8-10 км.), в которой сосредоточены почти все аэробионты (организмы, постоянно живущие в слое воздуха, нуждающиеся во влажности и взвешенных частицах – аэрозолях; в основном – бактерии), и альтобиосферу (от 8-10 км. До озонового слоя, после которого жесткое ультрафиолетовое излучение не допускает существование жизненных форм.
В настоящее время иногда также выделяют парабиосферу (выше озонового слоя, куда некоторые организмы могут случайно попадать, но не могут нормально существовать), апобиосферу (слой выше 60-80 км., куда живые организмы никогда не поднимаются, но биовещество может заноситься в очень незначительных количествах) и артебиосферу (космическое пространство, в котором биологические существа существуют на созданных человеком ограниченных пространствах, т.е. космических спутниках, космических станциях и т.п.).

Гидробиосфера. Водная оболочка планеты, представленная океанами, морям, и наземными водами (гидросфера). Простирается от поверхности водоемов до глубины 11 км. (Марианская впадина). Подразделяется на марианобиосферу (или океанобиосферу), и аквабиосферу , которая в свою очередь некоторыми учеными делится на лимноаквабиосферу (биосфера озер; в том числе галолимнобиосферу – биосферу соленых озер) и реаквабиосферу (реки).

Геобиосфера. Самая населенная организмами оболочка , распространяющаяся от поверхности почвы на границе с атмосферой и гидросферой до глубины нескольких километров (верхняя часть литосферы). Геобиосфера подразделяется на поверхностную часть – террабиосферу , и подземную часть – литобиосферу (см. рис. 2). Последняя не имеет окончательно установленных нижних границ и теоретически может распространяться до 20-25 км., на которой вследствие температур около 450 о С при любом давлении вода превращается в пар, делая существование любых организмов невозможным . Сегодня глубины распространения микроорганизмов, подтвержденные опытно, составляют около 2 км .

Рис. 2. Соотношение слоев биосферы с высотами их распространения

Абиотические компоненты биосферы

К абиотическим (неживым, косным ) компонентам относится вещество, в создании которого не принимало участие живое вещество : земная кора (кроме самого верхнего слоя – почвы, а также продуктов фоссилизации, т.е. захоронения органического вещества), минералы и вещества, поступающие в биосферу из-за её пределов (космоса, глубин планеты). Достаточно сложно выделить абсолютно «чистое» косное вещество, так как воздействие живых организмов в биосфере испытывают все неживые вещества. Поэтому, косное вещество, образовавшееся и перерабатываемое живыми организмами, называется биокосным (например: почва, ил).

Биогенное вещество – это вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ (например, так образовались уголь, нефть, минеральные породы, кислород).

Живое вещество биосферы

Живое вещество, или биомасса – совокупность всех живых организмов на Земле, способных к воспроизводству, распространению по планете, борьбе за пищу, воду, территорию и т.д. Живое вещество связано с косным веществом – атмосферой (до уровня озонового экрана), полностью с гидросферой и литосферой, главным образом в границах почвы, но не только.

Живое вещество биосферы неоднородно и обладает тремя типами трофических взаимодействий: автотрофностью, гетеротрофностью, миксотрофностью.

Трофические экологические взаимодействия способствуют преобразованию неорганического (косного) вещества в органическое и обратной перестройке органических веществ в минеральные.

Живое вещество характеризуется определенными свойствами: это огромная свободная энергия; химические реакции, протекающие в тысячи и даже миллионы раз быстрее, чем в других веществах планеты; специфические химические соединения – белки, ферменты и другие соединения, устойчивые в составе живого; возможность произвольного движения – рост или активное перемещение; стремление заполнить все окружающее пространство; разнообразие форм, размеров, химических вариантов и т.п., значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе.

Количество живого вещества биосферы в пределах отдельно рассматриваемого геологического периода является постоянным. Согласно закону биогенной миграции атомов , живое вещество оказывается энергетическим и химическим посредником между Солнцем и поверхностью Земли.

История развития биосферы

Биосфера не развивалась равномерно на всем протяжении истории Земли. Наибольшее ее влияние на формирование внешнего облика планеты стало заметно лишь в последние 600-700 млн. лет, когда с заселением материков резко возросла роль фотосинтеза , что привело к многократному увеличению доли кислорода в древней атмосфере.

В развитии биосферы условно можно выделить несколько этапов, каждый из которых отмечен важным прогрессивным продвижением; которые в конце привели к образованию современного состояния биосферы (рис. 3).

Рис.3. Основные этапы развития биосферы

Хемогенез (химическая эволюция). Большинство гипотез о происхождении жизни на Земле предполагают, что долгое время после формирования пригодной для выживания живых организмов температурной среды, планета была безжизненной. В это время на ее поверхности, в атмосфере и океане под действием коротковолнового солнечного изучения происходил медленный абиогенный синтез органических соединений (метан, водород, аммиак, водяной пар), который привел к формированию первых, самых примитивных организмов . Длительность этапа оценивается не менее чем в 1 млрд. лет.

Биогенез. Ключевым фактором, обусловившим появление сложных организмов из простых, стало насыщение атмосферы кислородом, который по мере увеличения концентрации в верхних слоях атмосферы, под действием ультрафиолетового излучения образовывал газ озон, имевший свойство задерживать коротковолновую радиацию, губительную для жизненных форм. На начальных этапах биогенеза концентрация кислорода составляла не более 0,1% от современного; изменение атмосферы началось приблизительно 2 млрд. лет назад, когда появились первые фотосинтезирующие организмы (очевидно, это были сине-зеленые водоросли – прокариоты) . А значительное увеличение доли кислорода началось около 1,5 млрд. лет назад вместе с появлением хлорофилловых клеток, поглощающих углекислый газ и выделяющих кислород в больших объемах. Около 600 млн. лет назад произошло еще одно резкое увеличение доли кислорода в атмосфере (с 3% от современного значения 700 млн. лет назад до 50% - в меловом периоде 140 млн. лет назад). Причиной этого стал выход и расселение по материкам сначала низших, затем высших автотрофов.

Социогенез. Появление человека и его расселение по планете (1,5 – 3 млн. лет назад).

Техногенез. Биосфера сильно подверглась изменению в период активного формирования технической оболочки – техногенных и природно-технических комплексов (результатов производственной деятельности), которой окружил себя человек. Начало этапа связано с появлением 10-15 тыс. лет назад городских поселений.

Ноогенез. Последняя, высшая стадия развития биосферы, связанная прежде всего с превращением одностороннего использования природных ресурсов (характерно для техногенеза) в разумно-управляемую социально-природную систему (ноосферу). Ее особенностью является взаимополезное взаимодействие природы и человеческого сообщества, где человеческая деятельность становится определяющим фактором глобального развития, в частности внешнего облика окружающей его среды . При этом, так как человечество может существовать только в благоприятном для жизни слое – биосфере, то основной целью построения ноосферы является сохранение того типа биосферы, который обеспечивает выживание и развитие человека и его взаимодействия с окружающей средой. Термин впервые введен и описан советским ученым В.Вернадским.

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ

Современное понимание термина «биосфера» и выделение ее, как области распространения живого вещества возможно благодаря трудам Ж.-Б. Ламарка, Э.Зюсса, В. Вернадского и других ученых, благодаря которым биосфера стала центральным объектом изучения новой науки – экологии. Изучение биосферы и планирование ее будущего развития не может отделяться от изучения истории ее становления.

История изучения биосферы

«Биосфера» как понятие, отражающее область распространения живых организмов, впервые ввел в своих работах французский натуралист Ж.-Б. Ламарк (1802) . Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Однако в то время быстрое расслоение наук о природе привело к тому, что термин не прижился. Только спустя более 70 лет, в 1875 австрийский геолог Э.Зюсс вновь упомянул этот термин. Первоначально под «биосферой» подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина «биосфера» Э.Зюсс в своей книге «Лик Земли», опубликованной спустя тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как «совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли».

А третье и окончательное возрождение понятия стало возможным благодаря советскому геологу В.И.Вернадскому, создавшему в 20-х годах XX века современное учение о биосфере (1926). Должного внимания научному труду Вернадского сначала оказано не было, но после Второй Мировой Войны последствия радиоактивного и химического загрязнения воздуха, воды и почв заставило ученых вернуться к исследованиям Вернадского.

Учение Вернадского

Согласно воззрениям Вернадского весь облик Земли, все ее ландшафты, атмосфера, химический состав вод, толща осадочных пород обязаны своим происхождением живому веществу . Жизнь – это связующее звено между Космосом и Землей, которое используя энергию, приходящую из космоса, трансформирует косное вещество, создает новые формы материального мира. Так, живые организмы создали почву, наполнили атмосферу кислородом, оставили после себя километровые толщи осадочных пород и топливные богатства недр, многократно пропустили через себя весь объем Мирового океана. Вернадский не занимался проблемой возникновения жизни, он понимал ее как естественный этап самоорганизации материи в любой части космоса, приводящий к возникновению все новых форм ее существования.

В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества:

Живое.

Биогенное (возникшее из живого или подвергшееся переработке).

Косное (абиотическое, образованное вне жизни).

Биокосное (возникшее на стыке живого и неживого; к биокосному, по Вернадскому, относится почва).

Вещество в стадии радиоактивного распада.

Рассеянные атомы.

Вещество космического происхождения.

Вернадский был сторонником гипотезы панспермии (занесения жизни на Землю из космоса). Методы и подходы кристаллографии Вернадский распространял на вещество живых организмов. Он считал, что живое вещество развивается в реальном пространстве, которое обладает определённой структурой, симметрией и дисимметрией. Строение вещества соответствует некоему пространству, а их разнообразие свидетельствует о разнообразии пространств. Таким образом, живое и косное не могут иметь общее происхождение, они происходят из разных пространств, извечно находящихся рядом в Космосе. Некоторое время Вернадский связывал особенности пространства живого вещества с его предполагаемым неевклидовым характером, но по неясным причинам отказался от этой трактовки и стал объяснять пространство живого как единство пространства-времени.

Важным этапом необратимой эволюции биосферы Вернадский считал её переход в стадию ноосферы .

Биосфера как глобальная экосистема

Понятие «экосистема»

Экосистема – система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними .

Отличительной чертой экосистемы является наличие относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии между биотической и абиотической частями экосистемы , поэтому не каждая система взаимоотношений, естественная или искуственная, может называться экосистемой.

Классификация экосистем

Так как экосистемы являются сложными системами, то их классифицируют по нескольким признакам.

По размеру выделяют:

Микроэкосистемы . Экосистемы самого нижнего ранга, по размеру сходные с небольшими компонентами среды: небольшой водоем, гниющий ствол упавшего дерева и т.п.

Мезоэкосистемы . Примерами могут служить лес, река и т.п.

Макроэкосистемы . Имеют очень большое распространение (в пределах морей, океанов, материков), например, горы Анды, материк Австралия.

Глобальную экосистему , которая является аналогом биосферы.

Стабильность экосистем увеличивается вместе с широтой охвата территории.

По степени антропогенного воздействия экосистемы подразделяют на три вида:

Природные (или естественные) – экосистемы не нарушенные влиянием человека. Например, отдаленные от человеческих поселений джунгли в Амазонии, заповедники, океанические впадины.

Социоприродные – естественные системы, измененные человеком (парк, водохранилище)

Антропогенные – системы, созданные человеком для извлечения выгоды. Делятся на техногенные и агроэкосистемы.

Также экосистемы можно классифицировать по многим другим признакам: структуре (наземные, пресноводные, морские, прибрежные и т.д.); источникам энергии (основной источник – Солнце, но присутствуют также другие субсидирующие источники) .

Так как биомы (макроэкосистемы) распределены согласно консорциям , экосистемы принято классифицировать по типу преобладающего фитоценоза:

Наземные биомы

Вечнозеленый тропический дождевой лес.
Полувечнозеленый тропический лес.
Пустыня: травянистая и кустарниковая.
Чапараль - районы с дождливой зимой и засушливым летом.
Тропические степи и саванна.
Степь умеренной зоны.
Листопадный лес умеренной зоны.
Бореальные хвойные леса.
Тундра: арктическая и альпийская.

Водные экосистемы классифицируются по отличительным признакам: солености воды, особенностям водоема.

Типы пресноводных экосистем
Стоячие воды: озера, пруды и т.д.
Текучие воды: реки, ручьи и т.д.
Заболоченные угодья: болота и болотистые леса.

Типы морских экосистем
Открытый океан.
Воды континентального шельфа (прибрежные воды).
Районы апвеллинга (районы подъема глубинных вод к поверхности; плодородные районы с продуктивным рыболовством).
Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т.д.).

Следует учитывать то, что приведенная классификация охватывает только крупные экосистемы – биомы.

Компоненты экосистемы

В экосистеме можно выделить два компонента – биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества – консументы и редуценты) компоненты, формирующие трофическую структуру экосистемы.

Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающие энергию солнца. Солнечная энергия поглощается в биосфере неравномерно, что можно видеть на рис. 4.

Рис. 4. Поступление и распределение солнечной энергии

Энергия солнца поглощается лишь частично, и на каждый новый трофический уровень переходит лишь около 10% (Правило Линдемана) , что обуславливает ограниченную длину цепей питания (обычно 5-6 уровней), соответственно можно сказать что на долю консументов приходится значительно меньше энергии, чем на долю плотоядных, плотоядных – меньше чем фитофагов и т.д. (рис.5).

Рис. 5. Схема распределения энергии среди продуцентов и консументов

Каждая экосистема характеризуется присущей ей совокупностью свойств и структурой.

С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:

Климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды.

Неорганические вещества, включающиеся в круговорот.

Органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии.

Продуценты – автотрофные организмы, создающие первичную продукцию.

Консументы – гетеротрофы, поедающие другие организмы (хищные) или крупные частицы органического вещества.

Редуценты – гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):

Биофаги – организмы, поедающие других живых организмов.

Сапрофаги – организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.

Данное разделение по типу питания обеспечивает круговорот биовещества в экосистеме. Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.

Все эти компоненты взаимосвязаны в пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.

Среди составляющих также выделяют экотоп, климатоп, эдафотоп, биотоп и биоценоз.

Экотоп – территория (или акватория) местообитания организмов, характеризующееся определённым сочетанием экологических условий: почв, грунтов, микроклимата и т.д., при этом не измененная деятельностью организмов (новообразованные формы рельефа).

Климатоп – воздушная (или водная) часть экосистемы, отличающаяся от окружающей своим составом, воздушным (водным) режимом, влажностью (соленостью) и/или другими параметрами.

Эдафотоп – почва, как часть среды преобразуемой организмами.

Биотоп – преобразованный биотой экотоп или, более точно, участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоза .

Биоценоз – исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп). Биоценозы ограничиваются распределением детерминантов (определителей) зооценозов (консорций – популяций растений вместе с сопровождающими их организмами), в которых доминирующие виды растений создают условия для жизни других организмов.

Круговорот вещества в биосфере

Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения – хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.

В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода (которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам – организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма.

Гетеротрофы – это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального- минерального- состояния.

Деструктивная (разрушающая) функция совершается представителями каждого из царств живого вещества. Распад, разложение – неотъемлемое свойство обмена веществ каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле, но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.

В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами .

В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.

Конечное количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ. Все компоненты биосферы взаимодействуют друг с другом (рис. 6), обеспечивая устойчивость системы.

Рис. 6. Экологические компоненты

В ходе биогеохимических циклов атомы большинства химических элементов проходили бесчисленное количество раз через живое существо. Например, весь кислород атмосферы «оборачивается» через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ – за 200-300 лет, а вся вода биосферы – за 2 млн. лет.

Живое вещество является совершенным приемником солнечной энергии. Энергия, поглощенная и использованная в реакции фотосинтеза, а затем запасенная в виде химической энергии углеводов, очень велика, есть сведения что она сопоставима с энергией, которую потребляют 100 тысяч больших городов в течение 100 лет. Гетеротрофы используют органическое вещество растений, как пищу: органика окисляется кислородом, который доставляют в организм органы дыхания, с образованием углекислого газа- реакция идет в обратном направлении. Таким образом, «вечной» делает жизнь одновременное существование автотрофов и гетеротрофов.

Факты и рассуждения о «колесе жизни» в биосфере дают право говорить о законе биогенной миграции атомов, который сформулировал В.И. Вернадский: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое сейчас населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.

Живое вещество разных царств и разного рода обеспечивает непрерывный круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского : в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.

Биосфера – глобальная экосистема.

Экосистемой, как уже было рассмотрено выше, является система взаимодействия живых организмов и среды их обитания. Экосистемы бывают различных уровней сложности и размеров. Меньшие экосистемы входят в состав более крупных, те – в свою очередь в еще более крупные. Макроэкосистемы (материки, океаны и т.д.) формируют глобальную экосистему – Биосферу.

Для биосферы характерен круговорот энергии, обусловленный разными трофическими ролями продуцентов, консументов и редуцентов. Это один из ключевых признаков экосистемы, который обеспечивает стабильность экосистемы.

Для биосферы характерны все свойства экосистем:

Биосфера включает в себя живые организмы, населяющие Землю, а также среду их обитания: океаны, сушу, атмосферу.

В биосфере существуют круговороты вещества: большой (океан-суша) и малый (живое - косное вещество) .

В биосфере присутствуют все три участника трофической цепи: продуценты, представленные автотрофами; консументы (гетеротрофные организмы), и редуценты (гетеротрофные организмы, разлагающие органическое вещество)

Биосфера, как экосистема, обладает стабильностью, и потенциально бессмертна, пока существуют продуценты. Среди всех экосистем биосфера, как самая крупная, обладает наибольшей стабильностью.

Исходя из этого биосфере является экосистемой. Так как биосфера объединяет в себе все экосистемы на планете, то ее называют «Глобальной» экосистемой.

Заключение

По результатам выполнения поставленных во введении задач можно сформировать выводы относительно проведенной работы.

Биосфера является глобальной экосистемой, так как обладает всеми свойствами экосистем. Следовательно, биосфере свойственно изменяться. Изменение биосферы под действием человеческой деятельности является необратимым преобразованием биосферы в техносферу. В условиях современного нарушения цепей взаимодействия организмов и среды их обитания (уничтожение связующих в трофических цепях, ареалов и т.д.) наиболее актуальным является тот негативный факт, что нарушение целостности системы из-за разрыва связей снижает ее естественную склонность к равновесию, что губительно для всего живого на планете, обязанного существованием прежде всего равновесному обмену энергией.

Понимая то, что биосфера, как экосистема обладает основным качеством любой системы – существованием взаимовыгодных связей, важно также понимать, что изменение любого компонента биосферы неизбежно оказывает влияние на все остальные, в конце концов на саму главную современную силу изменения биосферы – человека; поэтому так важно для сохранения биосферы знать о её организации и механизме функционирования.

Список использованной литературы

Полищук Ю.М. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Общая экология» для студентов специальности 013400 – природопользование. – Ханты-Мансийск: РИЦ ЮГУ, 2003. – 13 с.

Полищук Ю.М. Общая экология, учебное пособие. – Ханты-Мансийск: РИЦ ЮГУ, 2004. – 206 с.

Воронов А.Г., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А., Мяло Е.Г. – Биогеография с основами экологии. – М.: ИКЦ Академика, 2003. – 408 с.

Реймерс Н.Ф. – Азбука природы (микроэнциклопедия биосферы). – М.: Знание, 1980. – 208 с.

Реймерс Н.Ф. – Экология (теории, законы, правила принципы и гипотезы). М.: Россия молодая, 1994. – 367 с.

Одум Ю. – Основы экологии. М.: Мир. – 1975. – 741с.

Одум Ю. – Экология в 2-х томах, Т.1. Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 328 с.

Одум Ю. – Экология в 2-х томах, Т.2. Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 376 с.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. – Экология: учебник для вузов. Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. – 602 с.

Казначеев В.П. Учение Вернадского о биосфере и ноосфере. Новосибирск: Наука, 1989. – 248 с.

Гальперин М.В. Экологические основы природопользования. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003. – 256 с.

Бузаева М.В., Кобзарь И.Г., Козлова В.В. Словарь экологических терминов. Ульяновск: УлГТУ, 2005. – 264 с.

http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/149

http://www.xumuk.ru/ecochem/5.html

Биосфера как и любая экосистема является. Биосфера как глобальная экосистема

Общие закономерности организации биосферы.

Экология: электронный учебник. Учебник для ВУЗов

Что будем делать с полученным материалом:

Все темы данного раздела:

Читайте также:

Свежие записи

Биосфера как и любая экосистема является. Биосфера как глобальная экосистема

Общие закономерности организации биосферы.

Экология: электронный учебник. Учебник для ВУЗов

Что будем делать с полученным материалом:

Все темы данного раздела:

Читайте также:

Железный Хромец против русского чуда» Юрий Корчевский

Биография участников ВОВ п

Даву, маршал Маршал Луи Николя Даву

Свежие записи