Тема: Биосфера. Изменения в биосфере, вызванные человеком.
Понятие «биосфера»
|
Введено австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г., который определил её как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной степени определяющую «лик Земли».
Под биосферой он понимал совокупность всех живых организмов планеты.
|
Учение о биосфере В. И. Вернадского
|
Целостное учение о биосфере создано В. И. Вернадским и изложено в труде «Биосфера» 1926 г.
Биосфера по В. И. Вернадскому – совокупность живых организмов и среды обитания, которая постоянно подвергается их воздействию.
|
Типы веществ в биосфере по В. И. Вернадскому
|
- живое вещество
- биогенное – созданное или переработанное организмами: нефть, уголь, торф, сланцы, битум, известняк, доломит
- косное – без участия живых организмов: лава, песок
- биокосное (почва) – продукт совместного действия живых организмов, неорганических веществ и климатических факторов
- вещество космического происхождения
- радиоактивное вещество
- рассеянные атомы
|
Особенности биосферы как особой оболочки Земли
|
- значительное количество воды
- поступление энергии Солнца
- поверхности раздела между атмосферой, литосферой и гидросферой
|
Планетарная роль живого вещества
|
Все живые организмы планеты по В. И. Вернадскому представляют единое и целое живое вещество, обладающее огромной геологической активностью.
Современное состояние биосферы – результат деятельности живых организмов.
Оно распределено в биосфере неравномерно, образует тонкую плёнку – биофильм – биокакамемму на поверхностях раздела:
а) гидросферы и атмосферы
б) атмосферы и литосферы
в) литосферы и гидросферы
|
Функции живого вещества в биосфере
|
Энергетическая – трансформация солнечной энергии в энергию химических связей, аккумуляция её в виде запасов горючих веществ
Ускорение окислительно-восстановительных процессов (ферменты)
Средообразующая – создает условия для существования разных организмов, восстанавливает значения экологических факторов, благоприятные для жизнедеятельности разных популяций и видов
Транспортная – перемещение биогенных элементов по горизонтали (миграции, перелеты) и по вертикали (рыбоядные птицы и млекопитающие)
Деструктивная - разложение, минерализация органических остатков
Концентрационная (биологическое накопление) – накапливают вещества, рассеянные в природе. Благодаря этой функции образуются мощные отложения известняков, доломитов, кремнезема
Фильтрационная – чистота морских вод – результат деятельности организмов-биофильтраторов
Осуществляет биогенный круговорот элементов
Поддерживает неравновесное состояние в природе (разницу потенциалов, осмотического давление, концентрации веществ, температур, перемещение против силы тяжести и градиента концентрации)
Поддерживает стабильность биосферы благодаря существованию в разных формах
|
Структура биосферы
|
Горизонтальная (для суши)
Биогеофизическое царство биогеографические области (биорбисы): материковый блок, его крупные части природные пояса – биозоны (чеверный, тропический, субтропический) биомы (тайга, саванна, джунгли, пустыни) индивидуальные ландшафты – биолокусы (особенности рельефа, климата) биогеоцентрические комплексы (несколько биогеоценозов, объединенных потоками веществ и энергии) биогеоценоз – элементарная экосистема с наименьшим круговоротом веществ на однородной территории
Вертикальная структура
Эубиосфера включает:
Гидробиосферу
а) фотосферу до 200 м глубины – энергия света
б) дисфотосферу до 6000м – слой слабого освещения
в) афотосферу свыше 6000м – свет отсутствует
Аэробиосферу
а) тропосферу – 50-300 м над поверхностью Земли – наиболее продуктивная часть – фитосфера
б) альтобиосферу – 9-17 км
в) парабиосферу – низкая температура, космическое излучение
г) апобиосферу – слой без жизни (споры)
д) артебиосферу – освоенную человеком
Геобиосферу
а) террабиосферу – сфера наземных экосистем совпадает с тропо- и альтобиосферой, эоловая зона – экосистемы высокогорий
б) пезосферу – почва с ее обитателями
в) литосферу
Гипотеррабиосфера – слой интенсивного выветривания до 1 км в высоту, нижняя граница – под почвой
Теллуробиосфера – подземные пещеры, водоемы с обитателями
Гипобиосфера – область спор
Метабиосфера - без жизни
|
Биогеохимические циклы биосферы
|
Химические элементы, попавшие в живое вещество, длительное время совершают миграцию в его пределах, т.е. осуществляют биотический круговорот. Он имеет вид кольца, направленного от автотрофов к гетеротрофам и обратно.
В биогеохимическом круговороте выделяют 3 блока:
Обменный фонд с быстрой миграцией атомов – живые организмы и мертвый органический детрит
резервный фонд с медленной миграцией элементов – доступные вещества гидросферы и атмосферы
осадочный цикл – выход из круговорота немного в литосферу (возврат в геохимические процессы или деятельность человека)
В биосфере 8-9 уровней относительно самостоятельных круговоротов: глобальные, региональные, местные. Они частично пересекаются.
|
Современное состояние биосферы
|
Связано с огромной антропогенной нагрузкой и увеличением численности людей:
снижение продуктивности, уменьшение общей биомассы
снижение видового разнообразия и устойчивости
возрастание однородности – гомогенизации экосистем, повышение их энтропии
снижение степени замкнутости биогеохимических циклов
ускорение круговорота веществ
измельчение «средней» особи живого (крупные животные и растения – раритеты)
экологическое дублирование – исчезающий вид заменяется другим, более мелким и низкоорганизованным.
Заполнение экологических ниш паразитарными, комменсальными формами
разрушение природных экосистем
накопление отходов – «кризис редуцентов»
Невозможность утилизации и разложения полимеров
загрязнение почвы, воды, воздуха продуктами-загрязнителями
истощение всех природных ресурсов
|
Эволюция биосферы
|
Началась с разделения неживого и живого веществ, с формирования первых «биотоп – биоценозов».
Изначальные экосистемы хелиотропы – консументы – редуценты давали избыток биогенов, накапливающихся в первичном бульоне.
Автотрофы (фотосинтетики) увеличили приток энергии в экосистемы, в результате количество продукции превысило возможность редуцентов – накопление ископаемых горючих веществ.
В меловом периоде сложился современный тип биогеохимического круговорота: продуценты-консументы-редуценты с управляющим звеном консументов.
Он первоначально существовал в водной среде, а затем распался на 2 подцикла: в пределах воды и суши. Затем на более мелкие круговороты до биогеоценотических.
|
Ноосфера – сфера разума
|
Понятие введено французским философом Э. Леруа в 1927 г. Он назвал ноосферой оболочку Земли, включающую человека и все атрибуты его деятельности.
Т. де Шарден понимал под ноосферой духовную оболочку Земли, находящуюся над биосферой.
В. И. Вернадский рассматривал ее как новый этап развития биосферы, в которой человек является самой мощной геологической силой.
«Человеческая мысль» - не функция одного организма, а всей биосферы.
Вернадский предполагал коэволюцию человека и среды его обитания, возлагая надежды на развитие «разума человечества».
| |
