Назовите компоненты биосферы обозначенные в и вернадским


Биосфера, согласно учению академика В.И. Вернадского, представляет собой наружную оболочку Земли, включающую все живое вещество и область его распространения (среду обитания). Верхняя граница биосферы — защитный озоновый слой в атмосфере на высоте 20—25 км, выше которого жизнь невозможна ввиду воздействия ультрафиолетового излучения. Нижней границей биосферы являются: литосфера до глубины 3—5 км и гидросфера до глубины 11—12 км (рис. 1.3).

Назовите компоненты биосферы обозначенные в и вернадским
Рис 1.3. Строение биосферы (по В.И. Вернадскому)
 

Компоненты биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера — выполняют важнейшие функции по обеспечению жизни на Земле.

Биосфера возникла около 4,5 млрд лет назад и прошла несколько этапов эволюционного развития: от первоначального круговорота органического вещества к биологическому круговороту — непрерывному обмену веществом и энергией между живыми организмами и окружающей средой в течение всей жизни организмов и после их смерти.


Важнейшими компонентами биосферы являются:

•  живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);

•  биогенное вещество органического происхождения (уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк и др.);

•  косное вещество (горные породы неорганического происхождения);

• биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами).

По В.И. Вернадскому, живое вещество является носителем свободной энергии биосферы и связано с неживым веществом биогенной миграцией атомов. Биомасса сухого вещества живых организмов Земли, включающих около 500 тыс. видов растений и 1,5 млн видов животных, чрезвычайно велика и составляет, примерно, 2,4232*1012 т. Ежегодный прирост живого вещества на Земле составляет около 8,8*1011 т. Через эти живые организмы прошло большое количество элементов верхней части литосферы, атмосферы и гидросферы.

Важным во взаимоотношениях организмов является пищевой трофический фактор (от греч. trophe— пища). Первичное органическое вещество создают зеленые растения {продуценты — производители), используя солнечную энергию. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород.

Потребителей (консументов) можно разделит на два порядка:


I — организмы, питающиеся растительной пищей;

II — организмы, питающиеся животной пищей.

Редуценты (восстановители) — организмы, питающиеся разлагающимися организмами, бактерии и грибы. Здесь особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки и превращающих их в конечные продукты (минеральные соли, углекислый газ, воду, простейшие органические вещества), поступающие в почву и вновь потребляемые растениями.

Все животные и растения избирательны к составу пищи в зависимости от необходимости в тех или иных минеральных элементах. Животные и растения — необходимые факторы среды по отношению к другим животным и растениям, они взаимно необходимы.

Любой организм приспособлен к существованию в достаточно узких пределах изменения условий окружающей среды, причем выход параметров среды за сложившиеся границы влечет за собой угнетение жизнедеятельности данного вида или его гибель. Границы распространения организма (ареал) обусловлены соблюдением необходимых требований данного организма к условиям (факторам) среды. Каждый вид занимает то место, которое обусловлено его требованиями к территории, пище, воспроизводству и другими функциями организма. Эта совокупность параметров среды для обитания вида, место, занимаемое им в биосфере, называется экологической нишей. Все факторы в экологической нише взаимосвязаны: изменение одного из них влечет за собой изменение других.


Способность живых организмов адаптироваться к факторам среды характеризуется экологической валентностью, или пластичностью.

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, состоящей из множества меняющихся во времени и пространстве явлений, условий, элементов, называемых экологическими факторами среды. Это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, реагирующие на эти влияния приспособительными реакциями. Они делятся на абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы). Принятый сегодня вариант классификации экологических факторов среды представлен в табл. 1.2.

Таблица 1.2
Классификация экологических факторов среды

Характеристики основных абиотических факторов, которые необходимо учитывать при реставрации памятников архитектуры, приведены в Приложении 1.1. Это состав атмосферы; соотношение баллов 12-ти бальной сейсмической шкалы с магнитудой землетрясений; сейсмическая шкала; шкала силы ветра.

Биотические экологические факторы определяют взаимоотношения организмов. Указанные факторы в этом случае называют трофическими, т.е. пищевыми.

Экологические факторы под действием вновь полученных химических веществ, которых нет в природе, и техногенных компонентов, созданных человеком, сильно изменены.


являются вещества-загрязнители, что приводит к нарушению сапрофитного (поддерживающего равновесие в экосистеме) взаимодействия в природной среде. Это часто сопровождается гибелью животных, растений, приводит к нарушению функций, гибели всего живого и опустыниванию земли. Преобладающими видами в микробиоте становятся патогенные микроорганизмы, которые можно отнести к биологическим загрязнителям. Негативно изменяется состав атмосферы, повышается агрессивность подземных и грунтовых вод. На планете наблюдаются потепление, нарушение озонового слоя, учащаются кислотные дожди.

Все перечисленные факторы оказывают влияние не только на живые организмы (в том числе и человека), но и на памятники, и неучет даже одного из них может сказаться на качестве реставрации и даже привести к гибели памятника.

Живые организмы в природе существуют в виде популяций — исторически сложившихся естественных совокупностей особей данного вида, связанных взаимоотношениями и адаптацией в условиях определенного района или иного места обитания (биотопа). В естественных природных условиях численность и плотность популяции неслучайны, они определяются регулирующими (управляющими) экологическими факторами. Способность среды поддерживать нормальную жизнедеятельность организма или популяции называется емкостью экосистемы.

Экологическая система (экосистема) — это совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых совместно обитающих различных видов организмов и условий их существования. В экосистеме связаны биоценоз (сообщество совместно живущих организмов) и биотоп (среда обитания). Основные типы природных экосистем на Земном шаре перечислены на рис. 1.4.


Назовите компоненты биосферы обозначенные в и вернадским
Рис. 1.4. Основные типы природных экосистем
 

Академик В.Н. Сукачев предложил понятие биогеоценоз (от греч. биос — жизнь, Гея — Земля, ценоз — общий) — природная система живых организмов и окружающей их абиотической среды, связанная обменом — веществами, энергией и информацией. Сейчас термины «экосистема» и «биогеоценоз» принято считать практически синонимами.

В состав биогеоценоза входят:

•  растительный компонент (фитоценоз);

•  животный компонент (зооценоз);

•  микроорганизмы (микробиоценоз);

•  почва и почвенно-грунтовые воды, во взаимодействии с растительным, животным компонентами и микроорганизмами образующие эдафотоп;

•   атмосфера, которая, взаимодействуя с другими компонентами, образует климатоп;

•  неживая природа, представляющая собой косное вещество — экотоп.

Таким образом, биогеоценоз — пространственно обособленная, целостная элементарная единица биосферы, все компоненты которой тесно связаны между собой. Основными компонентами биогеоценоза являются три группы организмов — растения, животные и микробы, с помощью которых вещества движутся от одного компонента к другому, отражая известную общую закономерность круговорота веществ в природе.


Экологические компоненты биогеоценоза (или ландшафта, или средообразующие компоненты) в экологии рассматриваются как основные материально-энергетические составляющие экологических систем. К ним, по Н.Ф. Реймерсу (рис 1.5.), относятся: энергия, газовый состав (атмосфера), вода (жидкая составляющая), почвосубстрат, автотрофы-продуценты (растения) и организмы — гетеротрофы (консументы и редуценты). Сегодня к этому перечню экологических компонентов прибавляют информацию.

Назовите компоненты биосферы обозначенные в и вернадским
Рис. 1.5. Экологические компоненты (по Н.Ф. Реймерсу)
 

Экологические компоненты обеспечивают круговорот веществ и закономерное прохождение потока энергии в биосфере. Энергия Солнца, попадая на растения, создает предпосылки для осуществления фотосинтеза и создания органического вещества с привлечением газов атмосферы и минеральных веществ из почвосубстрата. Органическое вещество растений потребляется животными и паразитическими растениями и, как растительное, так и животное, оно вновь разлагается после смерти микроорганизмами (редуцентами) на простые соединения (соли и газы), возвращающиеся, таким образом, в атмосферу и почвогрунты. Так поддерживается равновесие в системе и происходит замыкание цикла круговоротов в природе.


В то же время все экологические компоненты являются природными ресурсами, качество которых определяет качество жизни человека, а антропогенное нарушение взаимодействий между ними может это качество снизить.

В реальных экосистемах круговорот обычно бывает незамкнутым, так как часть веществ уходит за пределы экосистемы, а часть поступает извне. Но в целом принцип круговорота в природе сохраняется. Более простые экосистемы объединены в общую планетарную экосистему (биосферу), в которой круговорот веществ проявляется в полной мере — жизнь на Земле возникла миллиарды лет назад, и если бы не было замкнутого потока необходимых для жизни веществ, их запасы давно исчерпались бы и жизнь прекратилась.

Вмешательство человека отрицательно влияет на процессы круговорота. Например, вырубка лесов или нарушение процессов ассимиляции веществ растениями в результате загрязнений приводят к снижению интенсивности усвоения углерода. Избыток органических элементов в воде, возникающий под действием промышленных стоков, вызывает загнивание водоемов и перерасход растворенного в воде кислорода, что исключает возможность развития здесь аэробных (потребляющих кислород) бактерий. Сжигая ископаемое топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, связывая фосфор в синтетических моющих средствах человек нарушает круговорот этих элементов.


Круговорот веществ в природе подразумевает общую согласованность места, времени и скоростей процессов, идущих на разных уровнях — от популяции до биосферы. Такую согласованность явлений природы называют экологическим равновесием; это равновесие подвижное, динамическое.

В экологической системе (без вмешательства человека) поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев в трофических цепях. Человек в процессе своей деятельности постоянно воздействует на экосистему в целом, а также на ее отдельные звенья. Это может проявляться в виде введения в экосистему новых компонентов, в том числе загрязняющих веществ, либо уничтожения отдельных компонентов (отстрел животных, вырубка лесов и т.д.). Не всегда и не сразу эти воздействия ведут к распаду всей системы, нарушению ее стабильности. Но сохранение системы не означает, что она осталась неизменной. Система трансформируется, и оценить количество и направление возникших изменений крайне сложно.

Естественные регуляторы неспособны сохранить биоценоз при резких антропогенных воздействиях. За разрушением отдельных экосистем может последовать и разрушение биосферы в целом или существенное снижение ее продуктивности.

В результате производственной деятельности человека возник новый процесс обмена веществ и энергией между природой и обществом (при сохранении биологического обмена) — антропогенный обмен, который существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его.


тропогенный обмен отличается от биотического круговорота своей незамкнутостью, он носит открытый характер. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе — производственные и бытовые отходы. Экологическое несовершенство антропогенного обмена заключается в том, что коэффициент полезного использования природных ресурсов, как правило, чрезвычайно низок, а отходы производства загрязняют природную среду. Более того, многие из них не разлагаются до природного состояния. Масштабы и скорость антропогенного обмена резко возрастают, вызывая заметное напряжение в биосфере.

На последнем этапе развития биосферы в мощную силу превратилась человеческая деятельность, необратимо и целенаправленно меняющая природную среду. Сформировалась биотехносфера — следствие социального и научно-технического развития человечества. Взаимоотношения между природой и человеком во многих случаях несбалансированы, ведут к угнетению окружающей среды (в частности, разрушению среды архитектурно-исторической), что может привести к деградации биосферы.

Сформированную строителями новую систему можно назвать природно-техногенной (ПТС). Процесс ее формирования, если он не откорректирован в соответствии с экологическими компонентами (другими словами, в соответствии с законами развития экосистемы), как правило, приводит к нарушению естествен-


ных взаимодействий в природной системе, в основном, за счет привнесения в нее «чуждых» компонентов, которые могут быть восприняты экосистемой как загрязнители. Недоучет этих взаимодействий при осуществлении строительной деятельности недопустим, так как он приводит к снижению качества строительства и ухудшает качество среды проживания.

Экологически необоснованная деятельность строителей и реставраторов наносит невосполнимый ущерб природному ландшафту и информационному компоненту экосистемы. Как отмечает Пруцын О.И., происходит разрушение архитектурно-исторической среды*: «Нарушается силуэтность пространственных композиций, гармоничная соподчиненность всего построения, ансамблевое единство. Силуэтность и пропорциональность, достигнутые в историческом периоде, необходимо полностью сохранить, ибо, благодаря классическим соотношениям они могут легко сочетаться с любой предстоящей застройкой».

Не следует забывать, что ландшафт — это всеобъемлющая и вневременная реальность, в которой существовал человек в доурбанистическую эпоху. Именно безукоризненное чувство ландшафта было присуще людям в прошлые века, когда постройки срастались с природным окружением. Архитектура прошлого и сегодня представляет собой школу мастерства зодчества и градостроительства на Руси. Уже начиная с XI в. власти города обязывали застройщиков соблюдать градостроительные правила и законы, регулирующие взаимосвязь между архитектурой и природой. На Руси с XI в. действовал византийский «Закон градский», записанный в кормчих книгах**. Среди его положений были, например, такие: «Только тогда здание можно увидеть по-настоящему, когда оно располагается на стройном месте. Прежде чем строить, осмотри внимательно местность. Выбери такое место, чтобы здание не мешало природе». Или такие: «…повелеваем, чтобы обновляющий ветхий двор не отнимал у соседа света и не лишал его их вида, не изменял первоначального образа»; «…не загораживай насильственно вида соседу, если он прямо видит море, стоя на своем дворе». И сегодня в строительной и реставрационной деятельности основополагающей должна стать «природная» логика.

На этапе развития разумного отношения к сохранению природы должно произойти постепенное превращение биотехносферы в ноосферу — сферу разума, которая, по В.И Вернадскому, является неизбежным и закономерным этапом развития биосферы.

Доказательством начала такого превращения является принятая ООН концепция «устойчивого развития», «устойчивого строительства», «устойчивой реставрации», напрямую связанная с понятием «устойчивость экологическая». Последняя подразумевает способность экосистемы сохранять свою структуру и функциональные особенности при воздействии внешних факторов. Нередко «устойчивость экологическая» рассматривается как синоним экологической стабильности.

Ниже рассмотрены основные понятия и требования, относящиеся к категории экологической устойчивости. Их понимание необходимо для решения актуальных задач природопользования в сферах строительной и реставрационной деятельности, создания комфортной среды проживания и определения стратегии деятельности в сфере «устойчивого развития», «устойчивого строительства», «устойчивой реставрации».

 

* Пруцын О., Рымашевский Б., Борусевич В. Архитектурно-историческая среда. — М.: Стройиздат, 1990.

** Алферова Г.В. Кормчая книга как ценнейший источник древнерусского градостроительного искусства//Византийский временник, 1973. — Т. 35.

Источник: art-con.ru


Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.


Наименование:


контрольная работа Строение биосферы по Вернадскому В.И

Информация:

Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 11.11.2012. Год: 2012. Страниц: 17. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):

Назовите компоненты биосферы обозначенные в и вернадским  
Оглавление
      ВВЕДЕНИЕ 3
      понятие о биосфере по в.И .вернадскому 4
      Строение биосферы по Вернадскому В.И 6
      учение вернадского в.И. о биосфере 10
      заключение 13
      СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14 

 

     
      Одно  из величайших достижений естествознания XX века – учение Вернадского о биосфере, области жизни, объединяющей в едином взаимодействии живые организмы (живое вещество) и косное вещество.
      Первым  начал разрабатывать эту тему учитель Вернадского В. В. Докучаев. Он же обратил внимание на единство материальной и духовной культуры людей  с окружающей природной средой. Но если Докучаева волновали в первую очередь практические аспекты этой проблемы, то Вернадский постарался создать  теоретически стройную концепцию перехода биосферы в ноосферу в результате разумных преобразований человеком  – на основе науки среды жизни.
      Труды В.И. Вернадского не только внесли огромный вклад в развитие многих разделов естествознания, но и принципиально  изменили научное мировоззрение  XX века, определили положение человека в его научной мысли в эволюции биосферы, позволили по-новому взглянуть на окружающую нас природу как среду обитания человека, поставили много актуальных проблем и наметили пути их решения в будущем.
      В данной работе рассматриваются введенные  В. И. Вернадским понятия живого косного  вещества, составляющих биосферу, живых, косных и биокосных природных  тел. Рассматривается подход В. И. Вернадского  к проблеме возникновения жизни.
 

     
      Существуют  два основных определения понятия  биосфера, одно из которых известно со времени появления в науке  данного термина. Это понимание  биосферы как совокупности всех живых и неживых организмов на Земле, своеобразной оболочки Земли.  
      Ученик  Докучаева, создателя учения о почвах, В.И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул принцип неразрывной связи живого и неживого, переосмыслив понятие  биосферы. Он понимал биосферу как  сферу единства живого и неживого.
      Такое толкование определило взгляд Вернадского  на проблему происхождения  жизни на Земле. Рассматривались следующие варианты: 1) жизнь возникла до образования Земли и была занесена на неё; 2) жизнь зародилась после образования Земли; 3) жизнь зародилась вместе с образованием Земли. Вернадский придерживался последней из этих точек зрения и считал, что нет убедительных научных данных о том, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Иными словами, биосфера была на Земле всегда.
      Под биосферой, таким образом, Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в  которой все процессы протекают  под прямым воздействием живых организмов; биосфера, по Вернадскому, — область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания.
        В дальнейшем Вернадский развил  данное понимание биосферы и  определил её структуру. Верхняя граница биосферы, по Вернадскому (1965), проходит на высоте 15-20 км, охватывая всю тропосферу и нижнюю часть стратосферы: озон находится у полюсов в слое 8 –30 км., в тропиках 15-35 км. Снизу биосфера ограниченна отложениями на дне океанов (до глубины свыше 10 км.) и глубиной проникновения в недра Земли организмов и воды в жидком состоянии. Подстилающая литосфера, верхняя стратосфера, ионосфера и космическое пространство служат биосфере средой. Основной энергетический источник, обеспечивающий функционирование биосферы, — лучистая энергия Солнца. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Биосфера — сфера жизни. Она  представляет собой  часть земного  шара.
     Термин  биосфера ввел в 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс. Последний  назвал область жизни  на Земле биосферой.
     Основоположником  современного учения о биосфере является русский ученый В. И. Вернадский. В представлении  В. И. Вернадского  биосфера охватывает то пространство, в  котором живое  вещество действует  как геологическая  сила, формирующая  облик Земли. В  основе его учения лежат представления  о планетарной  геохимической роли живого вещества в  образовании биосферы. Биосфера — продукт  длительного превращения  вещества и энергии  в ходе геологического развития Земли. В. И. Вернадский ввел понятие  о биогеохимии. Биогеохимия — геохимия биосферы, то есть определенной земной оболочки — наружной, лежащей на границе космического пространства.
     Биосфера  является областью жизнедеятельности  живого вещества. Ее границы определяются наличием условий, необходимых  для жизни различных  организмов.
     По  В.И. Вернадскому  биосфера включает в  себе семь основных компонента: 1
     1. Живое вещество — совокупность всех  живых организмов (люди, животные, птицы,  растения, рыбы, микроорганизмы  и т.д.)
     2. Биогенное вещество, т.е. продукты, образовавшиеся  в результате жизнедеятельности  различных организмов (каменный  уголь, битумы, торф, лесная подстилка,  гумус почв и  т.д.)
     3. Биокосное вещество — преобразованное  организмами неорганическое  вещество (некоторые  осадочные породы, приземный воздух  атмосферы и т.д.)
     4. Косное вещество — горные породы, в  основном магматического  генезиса.
     5. Радиоактивное вещество
     6. Рассеянные атомы
     7. Вещество космического  происхождения (космическая пыль)
      Живое вещество — это совокупность живых  организмов, существовавших или существующих определенный промежуток времени и  являющихся мощным геологическим фактором. Живое вещество является биогеохимическим фактором и характеризуется элементарным составом, массой и энергией. Живое вещество в биосфере распределено крайне неравномерно. Максимум его приходится на приповерхностные участки суши (особенно велика масса тропических лесов) и гидросферы, где в массе развиваются зеленые растения и живущие за счет их гетеротрофные организмы. Более 90 % всего живого вещества биосферы, образованного главным образом углеродом, кислородом, азотом и водородом, приходится на наземную растительность (97-98% биомассы суши). Это вещество аккумулирует и преобразовывает солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот. В.И. Вернадский указывал, что живое вещество аккумулирует энергию космоса, превращает ее в энергию земных процессов (химическую, электрическую, механическую, тепловую и т.д.) и в непрерывном обмене веществ с косной материей планеты обеспечивает образование живого вещества. Последнее замещает отмирающие его массы и привносит новые качества, определяя процесс эволюции органического мира. Через живое вещество многократно проходят атомы почти всех химических элементов. Живое вещество определяет состав атмосферы, гидросферы, литосферы и играет большую роль в формировании биосферы. Общая масса живого вещества в биосфере оценивается в 1,8-2,5 · 1018 г (в пересчете на сухое вещество) и составляет лишь незначительную часть массы биосферы (3 · 1024 г). Тем не менее, Вернадский, опираясь на многочисленные данные, считал живое вещество наиболее мощным геохимическим и энергетическим фактором, ведущей силой планетарного развития. Основной источник биохимической активности организмов – солнечная энергия, используемая в процессе фотосинтеза зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами для создания органического вещества, обеспечивающего пищей и энергией все остальные организмы. Благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов около 2 млрд лет назад началось накопление в атмосфере свободного кислорода, затем образовался озоновый слой, защищающий от жесткого космического излучения. Фотосинтез и дыхание зеленых растений поддерживают современный газовый состав атмосферы. Появление кислорода в первичной бескислородной атмосфере Земли рассматривается как важнейший этап эволюции биосферы.2
     Учение  В.И. Вернадского  о биосфере создает  теоретическую базу для решения грандиозной  задачи всестороннего  изучения биосферы как  глобальной среды  обитания человечества.
     Во  взглядах В. И. Вернадского  особенно важны следующие  два положения:
     1. Понятие о живом  веществе как о  ведущем факторе  миграции и перераспределения  химических элементов  на поверхности  Земли. 
     2. Неразрывная связь  и единство живых  организмов и окружающей  среды. Единство  биосферы поддерживается  непрекращающимся  обменом вещества  и энергии между  средой и организмами.  Обмен веществ  происходит путем  миграции химических  элементов, захватываемых  и выделяемых организмами  в процессе их  жизнедеятельности. 
     Жизненные процессы, включающие процессы биогеохимической миграции элементов, по своей природе  являются цикличными и незамкнутыми. Биогеохимические циклы бывают разного  ранга — от обмена на уровне микроорганизмов до суммарного эффекта деятельности живого вещества планеты Земля. Это создает своеобразный механизм функционирования биосферы и ее отдельных звеньев. Цикличность массообмена химических элементов поддерживает состав окружающей среды в состоянии подвижного равновесия. Незамкнутость процессов способствует направленному изменению состава среды. Биогеохимия — наука, изучающая закономерности распределения химических элементов в живых организмах и окружающей среде для выяснения биогеохимических циклов массообмена. Биогеохимия является частью учения о биосфере.  
 
 

 

     
     Центральным в этой концепции  является понятие  о живом веществе, которое В.И. Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных, В.И. Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.
     Это воздействие сказывается, прежде всего, в создании многочисленных новых  видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие  породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую  работу живого вещества в неразрывной  связи животного, растительного царства  и культурного  человечества как  работу единого целого.
     По  мнению В.И. Вернадского, в прошлом не придавали значения двум важным факторам, которые характеризуют живые тела и продукты их жизнедеятельности:

    открытию Пастера о преобладании оптически активных соединений, связанных с дисимметричностью пространственной структуры молекул, как отличительной особенности живых тел;
    явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику биосферы и их влияние на неживые тела. Ведь в состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые В.И. Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т. д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т. п.). Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, но оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты.

     Поскольку живое вещество является определяющим компонентом  биосферы, постольку  можно утверждать, что оно может  существовать и развиваться  только в рамках целостной  системы биосферы. Не случайно, поэтому  В.И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.
     Исходной  основой существования  биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое  положение нашей  планеты и в  первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси  к эклиптике, или  к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли  определяет в основном климат на планете, а  последний в свою очередь – жизненные  циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии  биосферы и регулятором  всех геологических, химических и биологических  процессов на нашей  планете.
     В.И. Вернадский высказывает предположение, что живое вещество, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды.
     Для подтверждения своей  мысли он ссылается  на непрерывный рост центральной нервной  системы животных и ее значение в  биосфере, а также  на особую организованность самой биосферы. По его мнению, в упрощенной модели эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек  биосферы "не попадает в то же место, в  ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была раньше”. В современных  терминах это явление  можно описать  как необратимость  изменений, которые  присущи любому процессу эволюции и развития.
     Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает воздействие  на всю биосферу в  целом, в том числе  и на природные  биокосные тела, например, почвы, наземные и  подземные воды и  т. д. Это подтверждается тем, что почвы  и реки девона совсем другие, чем третичной  и тем более  нашей эпохи. Таким  образом, эволюция видов  постепенно распространяется и переходит на всю биосферу.
     Поскольку эволюция и возникновение  новых видов предполагают существование своего начала, постольку  закономерно возникает  вопрос: а есть ли такое начало у  жизни? Если есть, то где его искать – на Земле или  в Космосе? Может  ли возникнуть живое  из неживого?
и т.д……………..


Источник: www.webkursovik.ru

Рекомендуемая литература

Контрольные (экзаменационные, зачетные) вопросы по теме

10. Загрязнение, формы загрязнений.

11. Виды загрязнений окружающей среды.

12. Источники загрязнений окружающей среды и их классификация.

13. Последствия загрязнений окружающей среды (общие виды).

14. Контроль за загрязнением окружающей среды.

15. Показатели качества природной среды и нормируемые параметры контроля за загрязнениями.

5. Бiлявський Г. О., Падун М. М., Фудуй Р. С. Основи загальної екології. — Київ: «Либiдь». – 1995. –370 с.

6. Джигирей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р.А. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища. – Львів: Афіша, 2000. – 272 с.

7. Экология: Уч. Пособие / Под ред. С.А. Боголюбова. – М.: Знание, 1997. – 286 с.

8. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. – М: АКАДЕМА, 2002. – 479 с.

9. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология — М.: Высшая школа. — 1988 г. – 437 с.

Министерство образования и науки Украины

Приазовский государственный технический университет

Кухарь В.В.,

Данилова Т.Г.

Тема 3: «Биосфера. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Экосистемы и популяции»

Мариуполь, 2005

3.1. Определение биосферы.Биосфера – оболочка земли, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, населённая живыми организмами, — это “область существования живого вещества”, по В.И. Вернадскому.

К понятию “биосфера” (от греческого bios – жизнь + sphairo – сфера, шар) в своих суждениях достаточно близко подошёл французский биолог Жан-Батист Ламарк (1802 г.). Сам термин в таком виде был впервые введен австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1875 г.).

Обсуждая особенности Земли как планеты, он писал: "Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле, а именно органическая жизнь: На поверхности материков можно выделить самостоятельную биосферу". Т.е. термин "биосфера" был употреблен в топологическом смысле и вошел в обиход, не имея четкого определения.

Развернутое учение о биосфере было разработано акад. В.И.Вернадским (1926, "Биосфера"). Он рассматривал биосферу как оболочку Земли, населенную живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности, подчеркивая также, что состав биосферы определяется деятельностью живых организмов, является результатом их совокупной химической активности в настоящем и прошлом.

3.2. Структура, компоненты, состав биосферы.Биосфера – сложная по составу, строению и организованности оболочка. В.И. Вернадский выделил следующие компоненты биосферы:

· живые организмы (живое вещество);

· биогенные компоненты (геологические породы, созданные деятельностью живого вещества: уголь, нефть, известняки и др.);

· костное вещество (в его образовании живое не учавствует: геологические породы вулканического и сейсмического происхождения);

· биокостное вещество (создаётся с помощью живых организмов: океанические воды, почва) вещества;

· вещества космического происхождения (метеоритное вещество).

Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер, которые существовали столько же, сколько существует Земля. Фундаментальным отличием живого вещества от косного является эволюционный процесс, непрерывно создающий новые формы живых существ. Многообразие форм жизни и их многофункциональность создают основу устойчивого круговорота веществ и энергии. В этом специфика и залог устойчивости биосферы как уникальной оболочки земного шара.

Таким образом, биосфера, по В.И.Вернадскому, — это одна из геологических оболочек земного шара, глобальная экосистема Земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов — живого вещества.

 
  Назовите компоненты биосферы обозначенные в и вернадским

Биосфера включает в себя все живые организмы, находящиеся во взаимодействии с физической средой Земли и обитающие в гидросфере (на глубине до 8-10 км), атмосфере (на высоте до 85 км, наибольшее скопление – до 10-15 км), и литосфере (от десятков метров до глубины, где температура не превышает 100 0С – в молодых складчатых областях – 1,5-2 км, на кристаллических щитах – до 7-8 км, в среднем – до 3–3,5 км). Распределение организмов в биосфере приведено на рис. 3.1.

Верхняя граница биосферы, по Вернадскому, является лучистой (лимитируется прямым ультрафиолетовым излучением), а нижняя – термическая (лимитируется температурой). Таким образом, общая толщина оболочки биосферы составляет несколько десятков километров. Структура биосферы и её окружения приведена на рис. 3.2.

 
  Назовите компоненты биосферы обозначенные в и вернадским

Приблизительная масса биосферы составляет 3*1024 г, а объём – 10*1024 см3, в том числе литосферы – 0,6*1024 см3, гидросферы – 1,4*1024 см3 и тропосферы – 8*1024 см3 (приблизительная масса тропосферы – 0,004*1024 г, гидросферы – 1,4*1024 г, а литосферы толщиной 3 км на суше и под дном океана 0,5 км – масса 1,6*1024 г). Приблизительная масса биосферы составляет 0,05% массы Земли, объём – 0,4 % объёма Земли. Масса живого вещества едва достигает (3…5)*10-8 % массы Земли и близко (0,7-1,0)*10-8 % массы биосферы.

Живое вещество, в том числе и человечество, изменяет историю всех химических элементов, выступает как глубокий и мощный геологический процесс. В течение сравнительно незначительного в историческом отношении времени через живые организмы может пройти всё вещество биосферы. Так весь кислород планеты – продукт фотосинтеза, обновляется каждые 2000 лет, а все молекулы углекислоты – через каждые 300-600 лет. В.И. Вернадский выделил 5 функций живого вещества: газовая (порождение газов), концентрационная (накопление химических элементов в своих телах), окислительно-восстановительная (регулирование кислотного режима), биохимическая (размножение и перемещение в пространстве); биогеохимическая деятельность человечества (использование человеком химических элементов для своих нужд).

3.3. Возникновение биосферы.Крупномасштабные изменения, представленные вековыми сериями сменяющих друг друга на протяжении столетий экосистем, вследствие изменений климата, рельефа местности и других характеристик поверхности Земли охватывали целые геологические периоды.

3,5млрд. лет назад в первоначальном океане Земли под влиянием ультрафиолетового и проникающего излучений, а также электрических газовых разрядов началось образование первых органических соединений — "органического бульона" (по акад. А. И. Опарину). С возрастанием концентрации этого раствора некоторые органические молекулы, объединяясь, стали образовывать коацерватные капли (органические сгустки), изолированные от окружающего их среды и которые использовали вещества, которые входили в её состав, для увеличения своего размера. Так возникли молекулы, способные самовоссоздаваться, что означало рождение Жизни.

Следует отметить, что представления В.И. Вернадского о зарождении жизни на Земле (они будут изложены позже, при рассмотрении учения В.И. Вернадского о биосфере) отличаются от представлений А.И. Опарина.

Первые организмы питались окружающим их органическим раствором, однако настало время, когда его запасы начали исчерпываться, а свободного кислорода — наилучшего окислителя, — практически не было, и первые организмы вынуждены были получать энергию благодаря процессу брожения. Однако этот процесс малоэффективный и требовал большого количества пищи. Поэтому жизни была обречена на голодную смерть. Единственная возможность преобразования конечного вещества в бесконечное — включение его в круговорот. Поэтому вследствие естественного отбора образовались фотосинтезирующие организмы, которые не питались готовым органическим веществом, а создавали его сами, используя солнечный свет для преобразования углекислого газа, минеральных солей и воды. Отходом этого способа питания стал кислород, который, во-первых, сделал возможным появление многоклеточных представителей животного царства, которые потребляют энергию из готовых органических веществ путем их окисления, и, во-вторых, создал защиту от губительного для белковых соединений влияния ультрафиолетового излучения, поскольку некоторая часть свободного кислорода превратилась в озон, который является мощным его поглотителем. Таким образом живые существа получили возможность выйти из воды (которая защищала их от влияния излучения) на сушу и постепенно распространились на всей планете.

Так образовался замкнутый круг взаимозависимых и взаимоприспособленных организмов и процессов, среди которых нет ни одного лишнего, поскольку каждый выполняет свою функцию. Животные не могли бы питаться и дышать без помощи растений. Однако и растения без животных очень быстро погибли бы, поскольку некому было бы перерабатывать и разлагать образованную органику на воду, углекислый газ и минеральные соли, предотвращая засорение планеты отмершими остатками и воссоздавая запасы питательных веществ для новых поколений растений. Живые организмы берут также участие в общем круговороте веществ в природе и формировании планеты.

Итак, животные и растительные организмы своей деятельностью впродолжение жизни и биомассой после смерти миллиарды лет создавали и совершенствовали условия, благоприятные для жизни, то есть биосферу, прежде чем появился человек, который втечение нескольких сотен тысяч лет постоянно разрушал её своей неразумной деятельностью.

3.4. Учение В.И. Вернадского о биосфере.Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) – великий русский ученый – минералог, кристаллограф, геохимик, радиогеолог, создатель биогеохимии и учения о биосфере.

Родился в Санкт-Петербурге. В 1885 году окончил Петербургский университет. В 1886-1888 г.г. работал в минералогическом музее Петербургского университета, в 1889-1890 г.г. стажировался за границей. С 1890 г. приват-доцент, в 1898 — 1911 г.г. – профессор Московского университета. В 1912 г. избран действительным членом Российской академии наук. Один из организаторов и председатель (1915-1930) Комиссии по изучению естественных производительных сил России (КЕПС) при Академии наук. В 1917-1921 г.г. работал на Украине, главный организатор, первый президент и академик (1919) Академии наук Украины. В 1922-1939 г.г. – директор организованного им Государственного радиевого института. В 1922-1925 г.г. работал за границей. В 1928-1945 г.г. – директор Лаборатории геохимических проблем АН СССР, преобразованной в 1947 г. в Институт геохимии и аналитической химии его имени. В 1927 г. организовал и возглавил в АН СССР Отдел живого вещества, преобразованный в 1929 г. в Биогехимическую лабораторию АН. Научные интересы В.И. Вернадского чрезвычайно широки. Будучи основоположником геохимии, он провел первые исследования закономерностей строения и состава взаимодействующих элементов и структур земной коры, гидросферы и атмосферы. Исследовал миграцию химических элементов в литосфере и роль радиоактивных элементов в ее эволюции. В 1923 г. им сформулирована теория о ведущей роли живых организмов в геохимических процессах; в 1926 г. – концепция и определение биосферы и живого вещества; создано учение, согласно которому живое вещество, трансформируя солнечное излучение, вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот – центральная концепция биогеохимии. Ряд трудов В. И. Вернадского посвящен философским проблемам естествознания и истории науки. Он по праву может быть причислен к выдающимся представителям «русского космизма» наряду с И.М. Сеченовым, Д. И. Менделеевым, К. Э. Циолковским, А. Л. Чижевским в естествознании, И. В. Киреевским, В. С. Соловьевым, Н. Ф. Федоровым, П. А. Флоренским в философии, Л. Н. Толстым и Ф. М. Достоевским в литературе.

Основные положения учения о биосфере были сформулированы в работе «Биосфера», которая вышла в 1926 г. Она начинается с шести эмпирических обобщений (т. е. основанных на опыте, на многократно доказанных фактах, не подлежащих сомнению):

1.Никогда не наблюдалось в условиях Земли зарождение живого от неживого. (Данный тезис ярко демонстрирует отличие эмпирического обобщения не только от гипотезы, но и от любой теории. В нем не утверждается. что зарождение живого от неживого невозможно, а только лишь, что в пределах наших наблюдений таких фактов нет).

Источник: studopedia.ru

Биосфера (греч. bios — жизнь + sphaira — шар) — наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин «биосфера» предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.

Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части — тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Многокомпонентная сложная система биосферы включает несколько отдельных элементов. Вернадский В.И. создал учение, в соответствии с которым вещество биосферы состоит из:

  • Живое вещество
  • Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ — важнейший фактор геологических изменений планеты.

  • Косное вещество
  • Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

  • Биогенное вещество
  • Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

  • Биокосное вещество
  • Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

    К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва — уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.

Функции живого вещества

Важнейший компонент биосферы — живое вещество, то есть — живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ — главное условие зарождения новой жизни.

Перечислим важнейшие функции живого вещества:

  • Энергетическая
  • Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам — сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.

  • Газовая
  • Деятельность живых организмов обеспечивает постоянных газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

  • Концентрационная
  • Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

    Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет — раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых — известняка (мела).

    В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое — торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.

  • Окислительно-восстановительная
  • Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

  • Деструктивная
  • Без разрушения «старой» жизни, невозможно возникновение «новой». После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда — это главное условие жизни.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка — все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами — великое чудо и немыслимая случайность.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

Ноосфера (греч. noos — разум и sphaira — шар) — термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.

Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы — разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей — карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота — цикл замыкается.

Источник: studarium.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.