Биосфера это в биологии


Биосфера — глобальная экосистема

Раздел ОГЭ: 5.3. Биосфера — глобальная экосистема. Роль человека в биосфере. Экологические проблемы, их влияние на собственную жизнь и жизнь других людей. Последствия деятельности человека в экосистемах, влияние собственных поступков на живые организмы и экосистемы



Биосфера — часть геологических оболочек Земли, заселённая и преобразуемая живыми организмами. Границы биосферы определены условиями, в которых могут обитать живые существа. Биосфера представляет собой открытую биологическую систему с постоянным круговоротом веществ и обменом энергии, совокупность биогеоценозов (биогеоценозы являются структурными компонентами биосферы).

Учение о биосфере разработано В. И. Вернадским. Учёный выделил следующие её компоненты:


  • живое вещество — совокупность всех живых организмов;
  • биогенное вещество — формируется в результате жизнедеятельности организмов:
    • кислород атмосферы — результат деятельности растений и цианобактерий;
    • уголь — остатки древних растений;
    • нефть — результат деятельности планктона древних морей;
    • известняки — скелеты морских беспозвоночных;
    • железные и марганцевые руды, фосфориты;
    • сера — продукты хемосинтезирующих бактерий;
  • косное вещество — формируется без участия живых организмов (базальт, гранит);
  • биокосное вещество — результат взаимодействия жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (почва, ил).

Биосфера разделена на несколько слоев:

  • Аэробиосфера, в которой источником жизни для микроорганизмов служит атмосферная влага, а источником энергии для химических реакций — солнечная энергия.
  • Геобиосфера, населенная геобионтами. Источником жизни, а также частично средой обитания для геобионтов является почва.
  • Гидробиосфера — весь слой воды (без учета подземных вод), населенный гидробионтами. Делится на аквабиосферу (континентальные воды), маринобиосфера (область морей и океанов). По глубине различают 3 слоя: фотосферу (относительно ярко освещена), дисфотосферу (проникает менее 1 % солнечного света) и афотосферу, слой абсолютной темноты.

Жизнь на Земле зародилась около 3,5 млрд. лет назад, с этого момента отсчитывается развитие биосферы — такой возраст имеют найденные палеонтологами древние органические остатки. В архее появились первые эукариоты (одноклеточные водоросли и простейшие организмы), началось образование почв, а в конце архея начала появились первые многоклеточные организмы.

Учёные считают, что на Земле обитает от 5 до 30 млн видов, хотя описано около 1,7 млн. Совокупность всех видов составляет биоразнообразие Земли. Для отдельных видов животных решающую роль в уменьшении численности сыграла охота на них (морское млекопитающее — стеллерова корова была истреблена в XVIII в. ради вкусного мяса и жира).

Человек, используя для питания мясные продукты, оказывается потребителем второго порядка. Биомасса существ на вершине экологической пирамиды не может быть высокой. Уменьшить нагрузку на экосистемы можно было бы перейдя на вегетарианскую пищу, однако человеку для нормального развития нужны продукты животного происхождения. Это означает, что возросшая численность человечества может поддерживаться искусственным разведением животных, производством ценных пищевых веществ.

Экологические проблемы

Экологические проблемы


Антропогенное воздействие может нарушать естественное устойчивое развитие экосистем, снижая биоразнообразие, нарушая круговорот веществ, лежащих в основе многих механизмов саморегуляции, и изменяя среду обитания организмов. Внезапные изменения в экосистемах, вызывающие резкое увеличение численности одних видов и гибель других, могут быть спровоцированы также внесением человеком в экосистему нового вида, у которого на новом месте нет естественных врагов или редуцентов их выделений (например, завоз кроликов и разведение овец в Австралии). Поэтому сохранение биологического разнообразия — важная задача, решение которой направлено на сохранение природных экосистем.

 

Ряд экологических проблем связан с уничтожением лесов, болот, других природных биогеоценозов при открытой разработке полезных ископаемых, работе промышленности и сельского хозяйства.

Поскольку основной причиной уменьшения биоразнообразия является разрушение и загрязнение среды обитания, пути охраны природы связаны с безотходными технологиями производства, утилизацией мусора, переходом на новые источники энергии, грамотным применением удобрений и средств защиты организмов в сельском хозяйстве и т. д.

Последствия деятельности человека в экосистемах. Известно, какое важное значение для любого живого организма имеет воздух: без пищи человек может прожить месяц, без воды — неделю, без воздуха — считанные секунды.


есте с тем то, чем мы дышим, подвергается сильному влиянию целого ряда факторов — результатов интенсивного развития таких производств, как: топливно-энергетического, металлургического, нефтехимического и др. Топливо-энергетический комплекс включает деятельность теплоэлектростанций, работа которых связана с выбросом в атмосферу окиси серы, азота, образующихся в процессе сгорания необогащенного угля. Не менее опасным загрязнителем воздуха являются предприятия металлургической промышленности, выбрасывающие в воздух различные химические соединения, особенно тяжелых н редких металлов. Опасным источником загрязнения воздуха стали и продукты переработки нефтехимической промышленности, особенно углеводородные соединения.

На сегодняшний день влияние человека на экосистему стало практически абсолютным. За последние несколько веков, благодаря существенному развитию технологического прогресса, загрязнение окружающей среды достигло критической отметки и начало представлять серьёзную опасность.

Подробный анализ и оценка последствий человека в экосистемах позволяют судить о том, что основные ухудшения экологического состояния на Земле связаны в основном с умышленно направленной деятельностью человека. К этой сфере можно отнести браконьерство и увеличение численности химических предприятий, выбросы которых оказывают сильнейшее влияние на экологию. Если в ближайшее время человечество не осознает, к какому результату приведут в итоге его действия, и не начнёт активно использовать очистительные технологии, включая увеличение количества зелёных насаждений, особенно в крупных промышленных городах, в дальнейшем это может привести к необратимым последствиям во всём мире.


Источник: uchitel.pro

Биосфера — это часть геологических оболочек Земли, где обитают живые организмы. Граница жизни на планете определяется границами биосферы. Живые организмы населяют в основном газообразную (атмосфера), жидкую (гидросфера) и твёрдую (лито­сфера) оболочки Земли (рис. 74).

Верхняя граница

Верхняя граница биосферы распо­ложена на высоте 15—25 км над уровнем моря (и в разных регионах Земли различна) в нижнем слое атмосферы — тропо­сфере (рис. 75).

В этих пределах био­сферы под влиянием энер­гии солнечных лучей кис­лород превращается в озон и образуется озоновый эк­ран. Он не пропускает ос­новную часть космических и ультрафиолетовых лучей, оказывающих вредное воздействие на живые орга­низмы, поэтому они не достигают земной поверх­ности.


В самых верхних слоях биосферы встречаются споры очень устойчивых к неблагоприятным условиям бактерий, грибов, мхов и папоротников (их называют аэропланктоном). Некоторые птицы, бабочки и пауки могут подниматься на высоту 6—7 км.

Нижняя граница в гидросфере

Воды океанов, морей, озёр и рек образуют гидросферу, которая занимает около 70% площади земного шара. Во всех частях гидросферы, даже на больших её глубинах, доходящих до 11 км, встречается жизнь.

Нижняя граница в литосфере

В литосфере жизнь существует в её верхних слоях, достигающих глубины 3—4 км. При бурении нефтяных скважин в бассейне реки Миссисипи на глубине 7,5 км были обнаружены анаэробные бактерии.

Состав биосферы многообразен и подраз­деляется на четыре части.

  • Живое вещество.
  • Биогенные вещества.
  • Твёрдые тела.
  • Вещества биогенного и абиогенного происхождения.

Живое вещество

Совокупность всех живых организмов, обитающих на нашей планете, составляет живое вещество биосферы. Несмотря на то, что живое вещество по своей массе представляет весьма незначительную часть биосферы, его деятельность в течение геологических эпох оказывала огромное влияние на развитие Земли.


По утверждению В. И. Вернадского, жизнь зародилась на Земле некоторое время спустя после её появления и явилась одним из основных факторов, изменивших облик нашей планеты.

Биогенные вещества

Биогенные вещества есть результат деятельности живых организмов. К ним можно отнести нефть, каменный уголь, известняк и атмосферные газы.

Твёрдые тела

Твёрдые тела — горные породы, возникшие в результате природных процессов, например, извержения вулканов, и не связанные с деятельностью живых организмов.

Вещества биогенного и абиогенного происхождения

Вещества биогенного и абиогенного происхождения — это почвы, образовавшиеся в результате воздействия живых организмов и про­цессов неорганической природы. В составе биосферы встречаются также в небольших количествах радиоактивные вещества, рассеянные атомы, метеориты, частицы космической пыли.


Основными функциями биосферы являются: 1) газообменная; 2) окислительно-восстановительная; 3) концентрационная; 4) био­химическая.

Газообменная

Функция газообмена — результат процессов фотосинтеза и дыхания. При фотосинтезе и дыхании регулируется газовый состав атмосферы. Атмосфера, образованная в результате деятельности живых организмов, поддерживается их деятельностью.

Концентрационная

Концентрационная функция — накопление живыми организ­мами химических элементов, распространённых в окружающей среде. Растения, получая азот, калий, фосфор, водород и углерод из почвы и воздуха, вводят их в состав органических веществ. Оса­дочные породы, мел, известковые породы также являются продуктом концентрационной функции.

Окислительно-восстановительная

Окислительно-восстановительная функция обеспечивает круговорот химических элементов с переменной валентностью — железа, серы, марганца, азота и др. Например, в результате деятель­ности хемосинтезирующих бактерий образуются H2S, некоторые виды железной руды, различные оксиды азота.

Источник: WikiWhat.ru

Происхождение термина «биосфера»


Термин «биосфера» первым придумал геолог Эдуард Зюсс в 1875 году для обозначения пространства на поверхности Земли, где существует жизнь. Более полное определение понятия «биосфера» было предложено В. И. Вернадским. Он стал первым, кто отвел жизни главенствующую роль трансформирующей силы нашей планеты, беря во внимание жизнедеятельность организмов как в настоящем, так и прошлом. Геохимики раскрывают термин «биосфера» как общая сумма живых организмов («биомасса» или «биота», как называют биологи и экологи).

Границы биосферы

biosphere-illustration

Каждую часть планеты, от полярных льдов до экватора, населяют живые организмы. Последние достижения в области микробиологии показали, что микроорганизмы обитают глубоко под земной поверхностью и возможно их общая биомасса превышает биомассу всего животного и растительного мира на поверхности Земли.

В настоящее время фактические границы биосферы измерить невозможно. Как правило, большинство видов птицы летают на высотах 650 — 1800 метров, а рыбы были обнаружены на глубине — до 8372 метров в океаническом Жёлобе Пуэрто-Рико. Но также есть более экстремальные примеры жизни на планете. Африканский сип, или гриф Рюппеля был замечен на высоте более 11000 метров, горные гуси обычно мигрируют на высоте не менее 8300 метров, дикие яки обитают в горных районах Тибета на высоте около 3200 — 5400 метров над уровнем моря, а горные козлы живут на высотах до 3000 метров.


Микроскопические организмы способны жить в более экстремальных условиях и если брать их во внимания, то толщина биосферы намного больше, чем мы себе представляли. Некоторые микроорганизмы были обнаружены в верхних слоях атмосферы Земли на высоте 41 км. Вряд ли микробы являются активными на таких высотах, где температура и давление воздуха являются чрезвычайно незначительными, а ультрафиолетовое излучение очень интенсивным. Скорее всего, они были доставлены в верхние слои атмосферы ветрами или извержением вулканов. Также одноклеточные формы жизни были найдены в самой глубокой части Марианской впадины на глубине 11034 метров.

Несмотря на все вышеперечисленные примеры крайностей существования жизни, в общем слой биосферы Земли настолько тонкий, что его можно сравнить с кожурой яблока.

Структура биосферы

экосистема

Биосфера организована в иерархическую структуру, в которой отдельные организмы образуют популяции. Несколько взаимодействующих популяции составляют биоценоз. Общины живых организмов (биоценоз), проживающие в определенных физических средах обитания (биотоп), образует экосистему. Экосистема — это группа животных, растений и микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой таким образом, чтобы обеспечить свое существование. Поэтому экосистема функциональная единица устойчивости жизни на Земле.

Происхождение биосферы

первая-жизнь

Биосфера существует уже около 3,5-3,7 миллиарда лет. Первыми формами жизни были прокариоты – одноклеточные живые организмы, которые могли жить без кислорода. Некоторые прокариоты разработали уникальный химический процесс, который известен нам как фотосинтез. Они были в состоянии использовать солнечный свет, чтобы делать простой сахар и кислород из воды и углекислого газа. Эти фотосинтезирующие микроорганизмы были настолько многочисленны, что они кардинально преобразили биосферу. В течение длительного периода времени, сформировалась атмосфера из смеси кислорода и других газов, которая могла поддерживать новую жизнь.

Добавление кислорода в биосферу позволило стремительно развиваться более сложные формам жизни. Появились миллионы различных растений, животные, которые употребляли в пищу растения и других животных. Бактерии эволюционировали, для того, чтобы разлагать мертвых животных и растения.

Благодаря этой пищевой цепи – биосфера сделала огромный скачок в своем развитии. Разложенные останки отмерших растений и животных высвобождали в почву и океан питательные вещества, которые повторно поглощались растениями. Такой обмен энергией позволил биосфере стать самоподдерживающей и саморегулирующейся системой.

Роль фотосинтеза в развитии жизни

фотосинтез

Биосфера является уникальной в своем роде. До сих пор не было никаких научных фактов, подтверждающих существования жизни в других местах Вселенной. Жизнь на Земле существует благодаря Солнцу. При воздействии энергии солнечного света осуществляется процесс под названием фотосинтез. В результате фотосинтеза растения, некоторыми виды бактерий и простейших под воздействием света перерабатывают двуокись углерода в кислород и органические соединения, такие как сахар. Подавляющее большинство видов животных, грибов, растений и бактерий непосредственно или косвенно зависят от фотосинтеза.

Факторы влияющие на биосферу

obliquity_ecliptic

Существуют множество факторов, влияющих на биосферу и нашу жизнь на Земле. Есть глобальные факторы такие, как расстояние между Землей и Солнцем. Если бы наша планета находилась ближе или дальше по отношению к Солнцу, то на Земле было слишком жарко или холодно для зарождения жизни. Угол наклона земной оси также важный фактор, влияющий на климат планеты. Времена года и сезонные климатические изменения являются прямыми результатами наклона Земли.

Локальные факторы также оказывают важное воздействие на биосферу. Если посмотреть на определённый участок Земли, можно увидеть, влияние климата, ежедневной погоды, эрозии и самой жизни. Эти мелкие факторы постоянно меняют пространство и живые организмы должна реагировать соответствующим образом, адаптируясь к изменению среды обитания. Несмотря на то, что люди могут контролировать большую часть своего ближайшего окружения, они по-прежнему уязвимы природным катаклизмам.

Наименьший из факторов, влияющих на облик биосферы – это изменения, происходящие на молекулярном уровне. Реакции окисления и восстановления способны менять состав горных пород и органических веществ. Существует также биологическое разрушение. Крошечные организмы, такие как бактерии и грибки, способны перерабатывать, как органические, так и неорганические материалы.

Биосферные заповедники

rio-platano-biosphere-forestreserve

Люди играют важную роль в поддержании энергообмена биосферы. К сожалению, наше воздействие на биосферу часто оказывается негативным. Например, уровень кислорода в атмосфере уменьшается, а уровень углекислого газа растет из-за того, что люди чрезмерно сжигают ископаемое топливо, а разливы нефти выбросы промышленных отходов в океан наносят огромный ущерб гидросфере. Будущее биосферы зависит от того, как люди будут взаимодействовать с другими живыми существами.

В начале 1970-х годов, Организация Объединенных Наций учредила проект под названием «Человек и биосфера» (MAB), который способствует устойчивому развитию сбалансированных взаимоотношений между человеком и природой. В настоящее время существует сотни биосферных резерватов по всему миру. Первый биосферный заповедник был создан в Янгамби, Демократическая Республика Конго. Янгамби расположен, в плодородном бассейне реки Конго и насчитывает около 32000 видов деревьев и животных, среди которых присутствуют такие эндемичные виды, как лесной слон и кистеухая свинья. Биосферный резерват Янгамби поддерживает такие важные мероприятия, как развитие рационального сельского хозяйства, охоты и добычи.

Внеземные биосферы

вселеная

До сих пор, биосфера не была обнаружена за пределами Земли. Поэтому существование внеземных биосфер остается гипотетическим. С одной стороны, многие ученые считают, что жизнь на других планетах маловероятна, а если где-то она существует, то скорей всего в форме микроорганизмов. С другой стороны аналогов Земли может быть очень много, даже в нашей галактике — Млечный Путь. Учитывая ограниченные возможности наших технологий, в настоящее время неизвестно, какой процент из этих планет способен иметь биосферу. Также нельзя исключить вариант, что искусственные биосферы будут созданы человеком в будущем, например, на Марсе.

Биосфера – это очень хрупкая система, в которой каждый живой организм является важным звеном в огромной цепи жизни. Мы должны осознать, что человек, как самое разумное существо на планете несет ответственность за сохранение чуда жизни на нашей планете.

Источник: NatWorld.info

Биосфера — это…

Термин состоит из двух древнегреческих слов: «биос» (жизнь) и «сфера» (шар, под которым в данном случае подразумевается наша планета Земля).

Таким образом, получается, что биосфера – это среда обитания живых организмов (людей, животных, насекомых, растений, бактерий и т.д.).

Причём эта среда видоизменяется с течением времени, поскольку находится под влиянием своих обитателей и постоянно наполняется продуктами их жизнедеятельности.

Биосфера это в биологии

Биосферу можно также охарактеризовать как общность населяющих Землю организмов, число которых трудно себе представить.

Если их сгруппировать по видам, то наберётся более двух миллионов! Все они живут в разных условиях и отличаются друг от друга множеством признаков.

С этой точки зрения, биосфера представляет собой уникальную земную оболочку, отличающуюся от других оболочек (твёрдой, жидкой, газообразной) присутствием живой материи, отсутствием чётких границ, неоднородностью структуры и способностью преобразовывать планету.

Биосфера это в биологии

Более подробно об этом сказано ниже.

Границы биосферы

Биосфера охватывает три земных оболочки — она занимает верхнюю часть литосферы, нижнюю часть атмосферы (это как?) и всю гидросферу.

  1. Литосфера (точнее та её часть, где возможно существование жизни). Дело в том, что нижняя граница этого слоя может находиться на расстоянии до 3 км от поверхности земли, в зависимости от подстилающих пород. На такой глубине температура достигает + 100 0С, что непереносимо для живых организмов.Хотя современные исследования показывают, что определённая категория бактерий сохраняет живучесть и при более высоких температурах, так что о предельном значении нижней границы говорить не приходится.
  2. Гидросфера, куда входит акватория мирового океана, континентальные реки и озёра, а также подземные воды. Гидросфера буквально кишит живыми организмами, которые встречаются даже на огромных глубинах с чудовищным давлением. Кому интересно, легко найдёт на просторах интернета ролики о монстрах Марианской впадины – очень впечатляет.
  3. Биосфера это в биологии

  4. Атмосфера, а именно та её часть, которая распространяется до озонового слоя (на высоту около 25 км). Но и здесь, как и в случае с литосферой, есть неопределённость, поскольку в стратосфере (на высоте порядка 80 км) были обнаружены микроорганизмы, хотя и в спящем (латентном) состоянии.

Структура и круговорот веществ в биосфере

В структуру биосферы, по определению академика В. Вернадского, входят семь типов вещества, основными из которых являются:

  1. живое – главный компонент, включающий в себя совокупность всех видов животных, растений, микроорганизмов и т.д.;
  2. биогенное – мёртвый материал, образованный жизнедеятельностью живых организмов (нефть, каменный уголь, торф, газы и др.);
  3. косное – не связанное с живыми организмами и имеющее неорганическое происхождение (вода, горные породы и т.п.);
  4. биокосное – объединяет живую и неживую материю в различных пропорциях (почва, ил и др.).

Помимо перечисленных компонентов, в состав биосферы входят также радиоактивные элементы (полоний, радий, уран), соединения рассеянных атомов (цезий, рубидий, йод) и вещества космического происхождения (обломки метеоритов).

Живое вещество представлено тремя типами организмов:

  1. Продуценты (производители) – организмы, использующие для своего существования неорганические материалы и параллельно создающие органические вещества за счёт поглощения солнечной энергии (процесс фотосинтеза). К ним относятся зелёные растения (автотрофы), сине-зелёные водоросли и некоторые бактерии;
  2. Консументы (потребители) – организмы, потребляющие уже готовую органику. Сюда относятся травоядные и плотоядные животные, а также паразиты и растения-хищники.
  3. Деструкторы (разрушители) – организмы, разлагающие органические вещества, оставшиеся от жизнедеятельности продуцентов и консументов и превращающие их в неорганические продукты. В качестве примера можно привести бактерии и низшие грибы.

Из вышеизложенного нетрудно понять происходящий в биосфере биологический круговорот, заключающийся в непрерывном обмене веществ между организмами и окружающей средой.

Живые существа рождаются, развиваются, выполняют свою жизненную программу и умирают, формируя биосферу и открывая дорогу более совершенным организмам.

Биосфера это в биологии

Приходится только удивляться, насколько мудро природа (что это?) сбалансировала сосуществование живой и неживой материи на нашей планете.

Учение о биосфере

Понятие «биосфера» как планетарное явление ввёл в науку французский натуралист Ж. Ламарк в начале XIX столетия. Он первым представил биосферу как поверхностную оболочку Земли.

Современное представление о биосфере обобщил и сформулировал академик В. Вернадский в книгах «Живое вещество» (1922 г.) и «Биосфера» (1926 г.). Благодаря его трудам учение о биосфере сформировалось как новое научное направление.

Учёный считал, что в земной коре энергия космического излучения трансформируется в иные виды энергии – электрическую, механическую, химическую, тепловую и т.п. До этого считалось, что биология и геология – науки совершенно разные и практически не имеют точек соприкосновения.

Вернадский же показал, что жизнь – это явление планетарное, а живое вещество и геологические объекты взаимосвязаны.

Суть учения Вернадского состоит в признании главенствующей роли живых организмов в преобразовании земной оболочки, поскольку они в первую очередь влияют на формирование облика планеты.

Биосфера это в биологии

В результате их жизнедеятельности происходит последовательное изменение почвенного покрова литосферы, концентрации солей в гидросфере, химического состава атмосферы и иные процессы, определяющие бесконечное многообразие окружающего нас мира.

Эволюция биосферы

Версий о появлении живой оболочки Земли существует великое множество: это и божественное начало, и последствие космических пришельцев, и возникновение живых организмов из неживой материи благодаря редчайшему совпадению химических реакций. Не подвергается сомнению лишь то, что жизнь зародилась в недрах Мирового океана.

Первые простейшие живые организмы – прокариоты – появились примерно 3 миллиарда лет назад в гидросфере. Они не имели клеточного ядра и существовали в бескислородной среде, получая жизненную энергию за счёт хемо- и фотосинтеза. Типичными представителями этой группы являются цианобактерии и спирохеты.

После прокариотов (~1,5-2 миллиарда лет назад) появились более совершенные организмы – эукариоты, клетки которых содержали ядро, а значит, обладали способностью к размножению. Вначале они были одноклеточными, а спустя ещё миллион лет появились многоклеточные особи.

Спустя некоторое время (~ 500 млн. лет назад) живые организмы начали выходить на сушу. Первыми обитателями стали сосудистые растения и насекомые, за ними последовали цветковые растения и млекопитающие животные, которые уверенно заселили материки к концу юрского периода (около 150 млн. лет назад).

Тем, кто хочет поближе познакомиться с древним миром, а заодно получить порцию здорового адреналина, рекомендуется посмотреть фильм «Мир юрского периода» — фантастика часто очень близка к истине.

Расцвет живых организмов наступил в кайнозойскую эру (60-20 млн. лет назад), которая по праву считается эпохой млекопитающих, насекомых и цветковых растений, среди которых появились злаковые виды.

Континенты приобрели современные очертания, а состав кислорода в атмосфере стал почти таким же, как в наши дни. Кайнозой продолжается по сей день.

Антропогенное воздействие на биосферу

Под антропогенными факторами понимается воздействие человека на живую и неживую природу, то есть на биосферу.

К сожалению, это воздействие нередко приносит горькие плоды: уничтожаются леса, загрязняются водоёмы, меняется климат. Растёт число техногенных катастроф (чего стоит один Чернобыль), исчезают отдельные виды животных, птиц, насекомых. Не так давно с лица Земли исчезло Аральское море. Этот печальный список можно продолжить.

Невольно возникает вопрос: разве человечество не обеспокоено данной проблемой? Разве оно не понимает, что уничтожение биосферы означает конец жизни на планете Земля?

Биосфера это в биологии

Понимает, принимает различные меры (пытается ограничить вредные выбросы в атмосферу, отказаться от пластиковой неразлагающейся посуды и т.д.), и в то же время создаёт и совершенствует ядерное оружие, способное превратить наш общий дом в безжизненную пустыню. Почему же люди с таким упорством движутся к самоуничтожению?

Источник: KtoNaNovenkogo.ru

Живое вещество и его роль в биосфере

В уче­нии о Б. центр. ме­сто при­над­ле­жит по­ня­тию «жи­вое ве­ще­ст­во», под ко­то­рым В. И. Вер­над­ский по­ни­мал со­во­куп­ность всех жи­вых ор­га­низ­мов (жи­вот­ных, рас­те­ний, мик­ро­ор­га­низ­мов), чис­лен­но вы­ра­жен­ную в их эле­мен­тар­ном хи­мич. со­ста­ве, мас­се и энер­гии. Наи­бо­лее важ­ная функ­ция Б. – ре­гу­ляр­ное вос­соз­да­ние жи­во­го ве­ще­ст­ва, на­ка­п­ли­ваю­ще­го­ся и удер­жи­ваю­ще­го энер­гию. Все вме­сте взя­тые жи­вые ор­га­низ­мы поч­ти за 2,5 млрд. лет ис­то­рии Б., ак­ку­му­ли­руя энер­гию Солн­ца и транс­фор­ми­руя её в зем­ную хи­мич. энер­гию (ту сво­бод­ную энер­гию, ко­то­рая спо­соб­на про­из­во­дить ог­ром­ную ра­бо­ту по пе­ре­рас­пре­де­ле­нию ве­ще­ст­ва зем­ной ко­ры и соз­да­нию но­вых хи­мич. со­еди­не­ний), пред­став­ля­ют пла­не­тар­ное яв­ле­ние кос­мич. мас­шта­ба. «На зем­ной по­верх­но­сти, – пи­сал Вер­над­ский, – нет си­лы бо­лее по­сто­ян­но дей­ст­вую­щей, а по­то­му и бо­лее мо­гу­ще­ст­вен­ной по сво­им ко­неч­ным по­след­ст­ви­ям, чем жи­вые ор­га­низ­мы взя­тые в це­лом. И чем бо­лее мы изу­ча­ем хи­мич. яв­ле­ния био­сфе­ры, тем боль­ше убе­ж­да­ем­ся, что на ней нет слу­ча­ев, где бы они бы­ли не­за­ви­си­мы от жиз­ни. И так дли­лось в те­че­ние всей гео­ло­гич. ис­то­рии». Б. ох­ва­ты­ва­ет участ­ки зем­ной ко­ры, ко­то­рые в те­че­ние всей гео­ло­гич. ис­то­рии во все эта­пы эво­лю­ции жиз­ни под­вер­га­лись воз­дей­ст­вию жи­во­го ве­ще­ст­ва. В них на­ря­ду с жи­вым ве­ще­ст­вом и ми­нер. ве­ще­ст­ва­ми, в об­ра­зо­ва­нии ко­то­рых жи­вые ор­га­низ­мы не при­ни­ма­ют уча­стия («кос­ное ве­ще­ст­во»), обя­за­тель­но при­сут­ст­ву­ют био­ген­ные и био­кос­ные ве­ще­ст­ва. К био­ген­ным от­но­сят­ся, напр., из­вест­ня­ки, уг­ли, нефть, ки­сло­род ат­мо­сфе­ры, ко­то­рые соз­да­ва­лись и пе­ре­ра­ба­ты­ва­лись жи­вы­ми ор­га­низ­ма­ми. Био­кос­ные ком­по­нен­ты Б. соз­да­ют­ся при уча­стии и ор­га­низ­мов, и абио­тич. фак­то­ров. Та­ко­вы поч­ва, при­род­ные во­ды, тро­по­сфе­ра. Т. о., Б. пред­став­ля­ет­ся как еди­ная ди­на­мич. сис­те­ма, в ко­то­рой жи­вое ве­щест­во не­от­де­ли­мо от ок­ру­жаю­щей не­жи­вой (кос­ной) сре­ды. Иде­ям Вер­над­ско­го со­звуч­на по­пу­ляр­ная в 1970–90-е гг. кон­цеп­ция «Гайи» (англ. инженер Дж. Лав­ло­к и амер. микробиолог Л. Маргулис, 1975), в со­от­вет­ст­вии с ко­то­рой жизнь на Зем­ле можно представить как сложную са­морегулирующуюся единую систему.

В раз­ных при­род­ных ус­ло­ви­ях Б. сфор­ми­ро­ва­на в ви­де от­но­си­тель­но са­мо­сто­ят. при­род­ных ком­плек­сов – эко­си­стем или био­гео­це­но­зов. Осн. ис­точ­ни­ком энер­гии для всех про­ис­хо­дя­щих в Б. про­цес­сов яв­ля­ет­ся сол­неч­ный свет. По­верх­но­сти Зем­ли дос­ти­га­ет все­го ок. 15% сол­неч­ной ра­диа­ции, по­сту­паю­щей в верх­ние слои ат­мо­сфе­ры, и толь­ко 0,1–1% этой энер­гии ис­поль­зу­ет­ся ав­то­троф­ны­ми ор­га­низ­ма­ми (гл. обр. зе­лё­ны­ми рас­те­ния­ми) для соз­да­ния живого вещества при уча­стии ди­ок­си­да уг­ле­ро­да и во­ды (т. н. чистой первичной продукции) в про­цес­се фо­то­син­те­за. Ве­ли­чи­на этой про­дук­ции оце­ни­ва­ет­ся в пе­ре­счё­те на уг­ле­род при­мерно в 2,26· 1017 г в год, что со­от­вет­ст­ву­ет еже­год­но­му по­гло­ще­нию 1,15·1018 ккал (4,98·1018 кДж). Имен­но эта энер­гия, за­па­сён­ная в фор­ме хи­мич. свя­зей раз­но­об­раз­ных хи­мич. со­еди­не­ний, оп­ре­де­ля­ет жиз­не­дея­тель­ность всех ос­таль­ных ге­те­ро­троф­ных ор­га­низ­мов, обес­пе­чи­вая их пи­щей и энер­ги­ей. Для раз­ру­ше­ния ве­ще­ст­ва пи­щи, рос­та и раз­мно­же­ния жи­вот­ные ис­поль­зу­ют ки­сло­род, выделяемый так­же зе­лё­ны­ми рас­те­ния­ми. От­мер­шие те­ла рас­те­ний и жи­вот­ных слу­жат пи­щей для мик­ро­ор­га­низ­мов (ор­га­низ­мов-де­ст­рук­то­ров), раз­ла­гаю­щих их до ми­не­раль­ных со­лей, диок­си­да уг­ле­ро­да и во­ды. В свою оче­редь, эти про­стые со­еди­не­ния вновь ис­поль­зу­ют­ся рас­те­ния­ми для соз­да­ния ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (см. Тро­фи­че­ская цепь). Т. о. в Б. про­ис­хо­дит кру­го­во­рот уг­ле­ро­да. Его осу­ще­ст­в­ле­ние за счёт ис­поль­зо­ва­ния по­сто­ян­но по­сту­паю­щей сол­неч­ной энер­гии яв­ля­ет­ся ус­ло­ви­ем не­пре­рыв­но­го функ­цио­ни­ро­ва­ния Б. как це­ло­ст­ной сис­те­мы. По­сто­ян­ный об­мен ве­ще­ст­вом и энер­ги­ей ме­ж­ду ор­га­низ­ма­ми и ок­ру­жаю­щей сре­дой в хо­де пи­та­ния, ды­ха­ния и раз­мно­же­ния и свя­зан­ных с ни­ми про­цес­сов соз­да­ния, на­ко­п­ле­ния и рас­па­да ор­га­нич. ве­ще­ст­ва обес­пе­чи­ва­ет не­пре­рыв­ный по­ток ато­мов – био­ген­ную ми­гра­цию, ко­то­рая про­яв­ля­ет­ся в фор­ме био­гео­хи­ми­че­ских цик­лов. Цикл уг­ле­ро­да не­от­де­лим от кру­го­во­ро­тов мн. дру­гих хи­мич. эле­мен­тов. Осн. эле­мен­та­ми, вхо­дя­щи­ми в со­став лю­бо­го жи­во­го ор­га­низ­ма (т. н. био­ген­ные эле­мен­ты), яв­ля­ют­ся ки­сло­род (70%), уг­ле­род (18%) и во­до­род (10%). Каль­ций, ка­лий, азот, фос­фор, крем­ний, мар­га­нец, се­ра, хлор, же­ле­зо и на­трий со­став­ля­ют 1,5–4%, а мик­ро­эле­мен­ты (их со­дер­жа­ние оп­ре­деля­ет­ся ты­сяч­ны­ми до­ля­ми про­цен­та и ни­же) – алю­ми­ний, цинк, мо­либ­ден, ко­бальт, иод, бром и др. – все­го лишь 0,4–0,5%, хо­тя их роль для ор­га­низ­мов очень важ­на.

Разл. ор­га­низ­мы спо­соб­ны из­вле­кать из сре­ды оби­та­ния прак­ти­че­ски все эле­мен­ты пе­рио­дич. сис­те­мы и из­би­ра­тель­но на­ка­п­ли­вать не­ко­то­рые из них в ко­ли­че­ст­вах, ино­гда в сот­ни ты­сяч раз пре­вы­шаю­щих их со­дер­жа­ние в ок­ру­жаю­щей сре­де. Напр., же­ле­зо­бак­те­рии ак­ку­му­ли­ру­ют же­ле­зо; фо­ра­ми­ни­фе­ры, мн. мол­лю­ски и ки­шеч­но­по­ло­ст­ные – каль­ций; диа­то­мо­вые во­до­рос­ли, ра­дио­ля­рии и хво­щи – крем­ний; губ­ки – иод; ас­ци­дии – ва­на­дий; фи­ал­ки и гри­бы – цинк, и т. д. Со­дер­жа­ние уг­ле­ро­да в рас­те­ни­ях в 200 раз, а азо­та – в 30 раз пре­вы­ша­ет их от­но­сит. ко­ли­че­ст­во в зем­ной ко­ре. Дея­тель­ность ор­га­низ­мов обу­слов­ли­ва­ет ин­тен­сив­ную ми­гра­цию ато­мов эле­мен­тов с пе­ре­мен­ной ва­лент­но­стью – же­ле­за, мар­ган­ца, се­ры, фос­фо­ра, хро­ма, азо­та. При этом соз­да­ют­ся их но­вые со­еди­не­ния, про­ис­хо­дит от­ло­же­ние суль­фи­дов и ми­не­раль­ной се­ры, об­ра­зо­ва­ние се­ро­во­до­ро­да и др.

Жи­вое ве­ще­ст­во рас­пре­де­ле­но на Зем­ле чрез­вы­чай­но не­рав­но­мер­но. Ок. 99% пред­став­ле­но рас­те­ния­ми на су­ше; жи­вот­ные и др. ор­га­низ­мы со­став­ля­ют ме­нее 1% жи­во­го ве­ще­ст­ва. Мас­са фо­то­син­те­зи­рую­щих ор­га­низ­мов в Ми­ро­вом ок. при­мер­но в 10000 раз мень­ше, чем на кон­ти­нен­тах. При этом ско­рость обо­ро­та био­мас­сы в тол­ще во­ды в 1000–2000 раз вы­ше, чем рас­те­ний – на су­ше. По­это­му био­мас­са ге­те­ро­тро­фов в океа­нах в 10–15 раз боль­ше био­мас­сы фи­то­планк­то­на. Тем не ме­нее, бла­го­да­ря ог­ром­ной раз­ни­це в мас­се рас­тит. ор­га­низ­мов на су­ше и в океа­не, пер­вич­ная био­ло­гич. про­дук­ция на кон­ти­нен­тах, за­ни­маю­щих все­го 1/4 по­верх­но­сти Зем­ли, со­став­ля­ет не ме­нее 50% (по не­ко­то­рым оцен­кам – до 60%) всей пер­вич­ной про­дук­ции Б. Био­мас­са всей Б. оце­ни­ва­ет­ся в 1,8·1018 г (в пе­ре­счё­те на су­хое ве­ще­ст­во).

В. И. Вер­над­ский пред­ло­жил раз­ли­чать два ти­па ско­п­ле­ний жи­во­го ве­ще­ст­ва в био­сфе­ре – плён­ки и сгу­ще­ния жиз­ни. Плён­ки жиз­ни ох­ва­ты­ва­ют боль­шие про­стран­ст­ва, как, напр., планк­тон, осн. мас­са ко­то­ро­го за­ни­ма­ет срав­ни­тель­но тон­кий, но рас­про­стра­няю­щий­ся по всей по­верх­но­сти Ми­ро­во­го ок. слой. Та­кой же плён­кой мож­но счи­тать и бен­тос – со­во­куп­ность ор­га­низ­мов, оби­таю­щих на дне во­до­ёмов. На су­ше од­на плён­ка жиз­ни мо­жет быть пред­став­ле­на, напр., со­во­куп­но­стью ор­га­низ­мов, оби­таю­щих в ус­ло­ви­ях с вы­со­кой сте­пе­нью ос­ве­щён­но­сти. Сгу­ще­ния жиз­ни свя­за­ны с на­зем­ной рас­ти­тель­но­стью (до­ж­де­вые тро­пич. ле­са, пой­мы рек) и мел­ко­во­дья­ми. Так, в при­бреж­ных рай­онах мо­рей, где бла­го­да­ря ма­лым глу­би­нам сол­неч­ный свет дос­ти­га­ет дна, раз­ви­ва­ет­ся мощ­ный по­яс во­до­рос­лей-мак­ро­фи­тов. В этих при­бреж­ных за­рос­лях, на­зы­вае­мых ино­гда мор­ски­ми ле­са­ми, со­че­та­ние вы­со­кой ос­ве­щён­но­сти с вы­со­ким со­дер­жа­ни­ем эле­мен­тов ми­нер. пи­та­ния обес­пе­чи­ва­ет об­ра­зо­ва­ние пер­вич­ной про­дук­ции в ко­ли­че­ст­вах, со­пос­та­ви­мых с наи­бо­лее про­дук­тив­ны­ми эко­си­сте­ма­ми су­ши. Осо­бый слу­чай при­бреж­ных сгу­ще­ний пред­став­ля­ют ко­рал­ло­вые ри­фы. В та­ких сгу­ще­ни­ях дос­ти­га­ют­ся макс. зна­че­ния пер­вич­ной про­дук­ции и, бла­го­да­ря это­му, обес­пе­чи­ва­ет­ся наи­боль­шее ви­до­вое бо­гат­ст­во жи­вот­но­го на­се­ле­ния. Од­ним из са­мых мощ­ных ак­ку­му­ля­то­ров жи­во­го ве­ще­ст­ва яв­ля­ет­ся поч­ва, осо­бен­но её пло­до­род­ный гу­му­со­вый го­ри­зонт. Для неё ха­рак­тер­но оби­лие ор­га­низ­мов, вы­со­кая плот­ность на­се­ле­ния (мас­са жи­вот­ных в поч­ве на­мно­го боль­ше, чем на её по­верх­но­сти).

Наи­бо­лее ин­тен­сив­но био­гео­хи­мич. про­цес­сы идут в сгу­ще­ни­ях жиз­ни. В то же вре­мя в ка­ж­дой кон­крет­ной эко­си­сте­ме био­ло­гич. ак­тив­ность со­во­куп­но­стей ор­га­низ­мов за­ви­сит от са­мых раз­ных фак­то­ров. На су­ше она обу­слов­ле­на в пер­вую оче­редь се­зон­ны­ми ко­ле­ба­ния­ми тем­пе­ра­ту­ры, ко­ли­че­ст­вом осад­ков; в вод­ных эко­си­сте­мах, кро­ме све­та и те­п­ла, важ­ней­шее, час­то ре­шаю­щее зна­че­ние име­ют гид­ро­ло­гич. осо­бен­но­сти во­до­ёма, от ко­то­рых, в ча­ст­но­сти, за­ви­сит обес­пе­чен­ность ав­то­троф­ных ор­га­низ­мов био­ген­ны­ми эле­мен­та­ми. Рас­пре­де­ле­ние жиз­ни на пла­не­те оп­ре­де­ля­ет­ся пре­ж­де все­го ко­ли­че­ст­вом по­сту­паю­щей на по­верх­ность Зем­ли сол­неч­ной энер­гии.

Прак­ти­че­ски весь ки­сло­род и азот ат­мо­сфе­ры, ди­ок­сид уг­ле­ро­да и мно­гие др. при­род­ные га­зы яв­ля­ют­ся про­из­вод­ны­ми жи­во­го ве­ще­ст­ва. Весь ди­ок­сид уг­ле­ро­да ат­мо­сфе­ры про­хо­дит че­рез фо­то­син­тез рас­те­ний при­мер­но за 200 лет; в те­че­ние од­но­го го­да жиз­ни жи­вые ор­га­низ­мы пе­ре­ме­ща­ют (в раз­ной фор­ме) в неск. раз боль­ше га­зов, чем их со­дер­жит­ся в ат­мо­сфе­ре. Бла­го­да­ря дея­тель­но­сти фо­то­син­те­зи­рую­щих ор­га­низ­мов ок. 2 млрд. лет на­зад на­ча­лось на­ко­п­ле­ние в ат­мо­сфе­ре сво­бод­но­го ки­сло­ро­да, за­тем об­ра­зо­вал­ся озо­но­вый эк­ран; фо­то­син­тез зе­лё­ных рас­те­ний и ды­ха­ние аэроб­ных организмов под­дер­жи­ва­ют совр. га­зо­вый со­став ат­мо­сфе­ры.

Человек и биосфера

Че­ло­век как био­ло­гич. вид за­ни­ма­ет до­воль­но скром­ное ме­сто в Б. Сум­мар­ная био­мас­са лю­дей на Зем­ле срав­ни­ма с био­мас­сой до­ж­де­вых чер­вей в поч­вах пла­не­ты, а ко­ли­че­ст­во по­треб­ляе­мой ими рас­тит. пи­щи со­став­ля­ет не бо­лее 1–2% от чис­той пер­вич­ной про­дук­ции Б. Но с то­го вре­ме­ни, ко­гда лю­ди пе­ре­шли от со­би­ра­тель­ст­ва и охо­ты к с. х-ву как осн. спо­со­бу про­из­вод­ст­ва пи­щи, воз­дей­ст­вие че­ло­ве­ка на при­ро­ду при­об­ре­ло гло­баль­ный мас­штаб и при­ве­ло к су­ще­ст­вен­но­му из­ме­не­нию об­ли­ка Б. По не­ко­то­рым рас­чё­там, био­мас­са че­ло­ве­че­ст­ва (соб­ст­вен­но че­ло­ве­ка как ви­да, с куль­ти­ви­руе­мы­ми рас­те­ния­ми и раз­во­ди­мы­ми жи­вот­ны­ми) в сер. 20 в. пре­вы­си­ла на су­ше био­мас­су при­род­ных эко­си­стем. На су­ше поя­вил­ся но­вый тип эко­си­стем – аг­ро­эко­си­сте­мы. Пло­щадь рас­па­хан­ных зе­мель на Зем­ле со­став­ля­ет не ме­нее 10% от всей тер­ри­то­рии су­ши. В ре­зуль­та­те рас­ши­ре­ния с.-х. уго­дий пло­щадь ле­сов уже со­кра­ти­лась бо­лее чем на 50% и про­дол­жа­ет со­кра­щать­ся на 0,3–1% в год. Кро­ме то­го, све­де́­ние ле­сов со­про­во­ж­да­ет­ся сни­же­ни­ем уров­ня под­поч­вен­ных вод, уве­ли­чи­ва­ет ве­ро­ят­ность за­сух. Рас­паш­ка сте­пей при­ве­ла к раз­ру­ше­нию струк­ту­ры почв и к воз­ник­но­ве­нию эро­зии; это по­слу­жи­ло при­чи­ной опус­ты­ни­ва­ния ог­ром­ных тер­ри­то­рий в Сев. Аме­ри­ке, Аф­ри­ке и Азии. Раз­ви­тие пром-сти, транс­пор­та, рост го­ро­дов и др. ви­ды че­ло­ве­че­ской дея­тель­но­сти тре­бу­ют за­трат энер­гии, пре­вы­шаю­щих в 15–20 раз её ко­ли­че­ст­во, по­лу­чае­мое в ви­де пи­щи. По­сколь­ку осн. ис­точ­ни­ком этой до­пол­нит. энер­гии до сих пор ос­та­ёт­ся ис­ко­пае­мое то­п­ли­во, ко­ли­че­ст­во ди­ок­си­да уг­ле­ро­да, вы­бра­сы­вае­мое в ат­мо­сфе­ру при сжи­га­нии неф­ти, уг­ля и при­род­но­го га­за, при­мер­но во столь­ко же раз долж­но быть боль­ше то­го, что вы­де­ля­ет всё че­ло­ве­че­ст­во в про­цес­се ды­ха­ния. Это так­же от­ра­жа­ет­ся на из­ме­не­нии гло­баль­но­го цик­ла уг­ле­ро­да и пре­ж­де все­го на уве­ли­че­нии со­дер­жа­ния ди­ок­си­да уг­ле­ро­да в ат­мо­сфе­ре. Т. к. ди­ок­сид уг­ле­ро­да от­но­сит­ся к чис­лу т. н. пар­ни­ко­вых га­зов, по­вы­ше­ние его кон­цен­тра­ции мо­жет быть при­чи­ной из­ме­не­ния кли­ма­та Зем­ли в ре­зуль­та­те ра­зо­гре­ва ат­мо­сфе­ры.

Ан­тро­по­ген­ные воз­дей­ст­вия на Б., при­няв­шие гло­баль­ный ха­рак­тер, ста­вят под уг­ро­зу воз­мож­ность под­дер­жа­ния го­мео­ста­за при­род­ных сис­тем. В свя­зи с этим уче­ние о Б. как еди­ной, оп­ре­де­лён­ным об­ра­зом ор­га­ни­зо­ван­ной ди­на­мич. сис­те­ме при­об­ре­та­ет ис­клю­чи­тель­но важ­ное зна­че­ние для все­го че­ло­ве­че­ст­ва (см. «Че­ло­век и био­сфе­ра»). Оно ока­зы­ва­ет ог­ром­ное влия­ние на раз­ви­тие мн. на­ук, на ха­рак­тер мыш­ле­ния и под­хо­дов при ре­ше­нии всех слож­ней­ших во­про­сов, свя­зан­ных с взаи­мо­от­но­ше­ни­ем при­ро­ды и об­ще­ст­ва. В. И. Вер­над­ский раз­вил пред­став­ле­ние о пе­ре­хо­де Б. в ноо­сфе­ру, в та­кое со­стоя­ние, при ко­то­ром её раз­ви­тие бу­дет управ­лять­ся че­ло­ве­че­ским ра­зу­мом. См. так­же За­гряз­не­ние ок­ру­жаю­щей сре­ды, Ох­ра­на ок­ру­жаю­щей сре­ды.

В гео­гра­фич. нау­ках по­ня­тие «Б.» тра­ди­ци­он­но ис­поль­зо­ва­лось для обо­зна­че­ния од­ной из гео­сфер, вхо­дя­щих в со­став гео­гра­фи­че­ской обо­лоч­ки.

Источник: bigenc.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.