Понятие биосфера неоднозначность трактовки

Биосфера – глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле

Содержание:

Биосферу можно также назвать глобальной экосистемой. Важной ее составляющей является, так называемая, сложная система круговорота между организмами и сложными химическими веществами. Одним из основополагающих процессов в глобальной экосистеме можно смело считать фотосинтез. Также, к основным процессам относятся трофические связи организмов, находящихся в одной пищевой цепи.

В живую оболочку Земли, кроме растений, микроорганизмов, животных, входят продукты жизнедеятельности организмов, такие как, уголь, нефть.

Останки живых организмов, осадочные породы также составляют часть биосферы.

Если из данной экосистемы изъять, к примеру, воздух или воду, то вся система рушится. Это, в конечном итоге, может пагубно отразится на всей системе и вывести ее из гармонии. Строение органических веществ соответствует среде обитания, а их разнообразие говорит о многообразии пространств, в которых живут те или иные организмы.

Последние годы человечество только этим и занимается. Люди обедняют и осушают почву, уничтожают леса, истребляют животных, загрязняют воздух и воду. Тем самым нанося непоправимый вред биосфере и самим себе в частности.

Существование экосистем предполагает обмен энергетическими потоками, первым звеном в котором являются автотрофные организмы, продуцирующие органику.

Биосфера – это оболочка Земли, то пространство, где существует жизнь. Термин «биосфера» был введен австрийским ученым Эдуардом Зюссом в 1875 году. Позже учение о «пленке жизни» продолжил естествоиспытатель Владимир Вернадский. По его учению, в биосфере взаимосвязаны все компоненты на геохимическом уровне. Вернадский ввел новый термин – «ноосфера», он доказал, что живые организмы являются определяющими в жизненной силе Земли.

Живая оболочка планеты является саморегулируемой системой, обладающей свойствами саморегуляции.

Разнообразие видов, форм жизни обуславливает стабильность и устойчивость жизненной сферы. Окружающая среда наносит отпечаток на внешний вид, строение организмов, которые проявляются в различных адаптациях, приспособлениях, ответных реакциях.

Жизнь кишит везде, все ее элементы связаны, влияют друг на друга и на природу в целом. В атмосфере живет множество животных и микроорганизмов, которые передвигаются активным или пассивным способом.

Грибные и бактериальные споры были найдены на высоте 20—22 км.

Учение В.И. Вернадского о биосфере

В.И. Вернадский – общепризнанный разработчик учение о биосфере. Он ввел понятие «живого вещества», как формирующего фактора биологической геосферы.

Функции живого вещества по учению Вернадского:

В.И. Вернадский смог выделить несколько основных функций биосферы. А именно:

Особенностью живого вещества является то, что компоненты, входящие в его состав проявляют устойчивость исключительно в живых организмах.

Структура биосферы

Согласно учению Вернадского биосфера являет собой организованную сферу планеты, которая находится в контакте с живыми организмами.

В.И. Вернадский в составе биосферы выделял такие элементы:

Живое вещество, его функции

В основе концепции глобальной экосистемы заложено понимание термина «живое вещество». Большую часть живого вещества составляет земная растительность (около 90%). Данное вещество является самым мощным энергетическим, а также геохимическим фактором, его можно смело назвать основным фактором развития биосферы.

Как известно, источником биохимической активности живых организмов является солнечная энергия, без которой не сможет произойти такой важный процесс как фотосинтез.

С самого своего появления жизнь не стоит на месте, а постоянно развивается. Тем самым, влияя на окружающую среду и, в определенной мере, изменяя ее.

Исходя из этого, можно с полной уверенностью сказать, что эволюционный процесс экосистемы и всей органической жизни проходит параллельно.

Жизнь на нашей планете появилась около четырех миллиардов лет назад, с этого самого момента на Земле и сформировалась биосфера. Огромный вклад в образование биосферы внесли цианобактерии. Они первыми освоили кислородный фотосинтез. Других претендентов на производство атмосферы не существовало в мире прокариотов.

Живая оболочка Земли — это не только сфера, в которой находится все живое, но и совместный результат деятельности организмов. Вещество и биосфера неразделимы. Биосферный уровень включает в себя все живое вещество планеты.

Геологический круговорот веществ происходит в течение многих тысяч и миллионов лет. В процессе круговорота образуется живое вещество из неорганических соединений, впоследствии органика распадается на неорганические компоненты.

Особенности распределения биомассы на Земле

Состав и распределение биосферы – один из интереснейших вопросов в биологии.

Биосфера включает в себя огромное количество растений, животных и других форм жизни нашей планеты. Термин «ноосфера», предложенный Вернадским в начале 20-го столетия, получил широкое распространение.

В современном мире огромное влияние на биомассу оказывает человек. Сокращаются площади, производящие живую массу.

Источник

Понятие о биосфере. Современные концепции биосферы

39.Концепция живого вещества.Живое вещество – совокупность всех живых организмов в биосфере. Термин введён В.И. Вернадским, который выделял живое вещество в ряду других типов веществ, слагающих биосферу (биогенное, косное, биокосное и др.) Живое вещество представляет собой ничтожную часть биосферы, однако именно живому веществу принадлежит, по мнению Вернадского, главная роль в формировании земной коры. В состав живого вещества входят как органические (в химическом смысле), так и неорганические, или минеральные, вещества.

Специфические свойства и особенности живого вещества:

— живое вещество биосферы характеризуется большим запасом энергии.

— резкое различие между живым и неживым веществом наблюдается в скорости протекания химических реакций. В живом веществе реакции идут в тысячи, а иногда в миллионы раз быстрее;

— отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения – белки, ферменты и др. – устойчивы только в живых организмах;

— произвольное движение, в значительной степени, саморегулируемое, является общим признаком всякого живого вещества в биосфере;

— живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Известно, свыше 2 млн. органических соединений, входящих в состав живого вещества, в то время, как количество природных соединений (минералов) неживого вещества составляет около 2 тыс., т.е. на три порядка меньше;

Происходило и происходит не появление новых рас, а наоборот — смешение этих рас, возникновение подрас и постепенное их сближение. Практически уже очень сложно найти представителей абсолютно чистой национальности или народности, в силу того, что происходил и происходит процесс смешения людей, как разных национальностей внутри одной расы, так и смешения разных рас.
. 41.Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земнойбиосфере

. Состоит из испарения воды, переноса паров воздушными течениями, их конденсации, атмосферных осадков и переноса воды в реках и других водоёмах. Большая часть воды испаряется с поверхности Мирового океанаРазличают несколько видов круговоротов воды в природе:

1. Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.

2. Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

3. Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

42
В экосистеме происходит постоянный круговорот элементов питания с участием биотического и абиотического компонентов. Движущей силой круговоротов служит солнечная энергия, которую используют непосредственно фотосинтезирующие организмы и затем передают ее другим представителям биотического компонента. В итоге создается поток энергии и питательных веществ через экосистему, который носит название биогеохимического цикла. Биогеохимические циклы – циркуляция в биосфере химических элементов и неорганических соединений по характерным путям из внешней среды в организмы, и из организмов во внешнюю среду. Такое перемещение элементов и неорганических соединений, необходимых для жизни, можно назвать круговоротом элементов питания. При изучении круговорота удобно выделять две части, или два фактора:

· резервный фонд – большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологический компонент;

· подвижный, или обменный, фонд, для которого характерен быстрый обмен между органической и неорганической средой.

Для биосферы в целом можно выделить два основных типа биогеохимических циклов:

· круговорот газообразных веществ, с резервным фондом в атмосфере или гидросфере;

· осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Такое разделение биогеохимических циклов основано на том, что некоторые круговороты, например те, в которых участвуют углерод, азот и кислород, из-за наличия крупных атмосферных или океанических фондов довольно быстро компенсируют нарушения. Так, накопленный в каком-либо месте избыток СО₂ обычно быстро рассеивается воздушными потоками, а увеличение его концентрации в атмосфере способствует большему потреблению растениями и превращению в карбонаты в море. В целом круговороты газообразных веществ в глобальном масштабе можно считать хорошо забуференными, так как их способность к саморегуляции и поддержанию определенных концентраций различных веществ достаточно велика. Следует отметить, что, хотя атмосфера и имеет большой резервный фонд и высокую способность к саморегуляции, все же они не беспредельны. Осадочный цикл, в котором принимаю участие такие химические элементы, как фосфор и железо, в меньшей степени способен к саморегуляции и поэтому легче нарушается. Это связано с тем, что основная часть химических веществ сосредоточена в относительно малоподвижном и малоактивном резервном фонде земной коры. Если изъятие химических элементов в этих циклах происходит быстрее, чем возврат, какая-то их часть может на длительное время выбывать из круговорота. Механизмы возвращения химических элементов в круговорот основаны главным образом на биологических процессах. По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах:

— химической (биохимической) – I род геологической деятельности;

— механической – II род такой деятельности.
Одним из выдающихся естествоиспытателей, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский (1864-1945). Он является основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере.
В.И. Вернадский сформулировал пять постулатов, относящихся к функции биосферы. Первый постулат: «С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни». Другими словами, первобытная биосфера изначально отличалась богатым функциональным разнообразием. Второй постулат: «Организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте. Первое появление жизни. должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы». Третий постулат: «В общем монолите жизни, как бы ни менялись его составные части, их химические функции не могли быть затронуты морфологическим изменением». То есть первичная биосфера была представлена «совокупностями» организмов типа биоценозов, которые и были главной «действующей силой» геохимических преобразований. Морфологические изменения «совокупностей» не отражались на «химических функциях» этих компонентов. Четвертый постулат: «Живые организмы. своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом. непрерывной сменой поколений. порождают одно из грандиознейших планетных явлений. — миграцию химических элементов в биосфере», поэтому «на всем протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас». Пятый постулат: «Все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами». Разрабатывая учение о биосфере, В.И. Вернадский пришел к выводу, что главным трансформатором космической энергии является зеленое вещество растений. Только они способны поглощать энергию солнечного излучения и синтезировать первичные органические соединения.

Источник

Биосфера 🌟 Что такое, структура, где находится, границы, фото и видео

Биосфера существует на Земле с тех пор, как начала появляться жизнь. Она включает в себя: воду, верхнюю часть земной коры и нижние слои атмосферы. Биосфера играет важную роль для всех организмов. Но из чего она состоит, и какие у нее особенности?

Что такое биосфера?

Биосфера – это область, в которой находятся все живые организмы на планете Земля. Вода практически полностью наполнена ими, а в земной коре разные существа встречаются даже на глубине до 7 км. Атмосфера заселена до озонового слоя, дальше солнечные лучи и низкая температура убивают все живое.

Где находится, границы

Верхняя граница биосферы проходит в атмосфере, на высоте в 15-20 км от поверхности. Далее заканчивается озоновый слой, а за его пределами жизнь погибает от солнечной активности.

Нижняя граница находится в земной коре (литосфере), проходит на глубине 3,5-7,5 км. Такой диапазон обусловлен тем, что температура планеты доходит до 100 градусов Цельсия на разных глубинах. При ней начинается свертывание белков, и существование жизни практически невозможно. Однако организмы обычно не распространяются глубже нескольких метров, так как дальше им не хватает питательных веществ, света, а горные породы препятствуют продвижению.

Для обозначения области между верхней и нижней границами, используется понятие “эубиосфера”. Это пространство, в котором проживает большая часть живых существ на планете Земля.

Биомасса биосферы

Биомасса – это вес всех живых организмов, проживающих в биосфере. Значение этого параметра равно примерно 2,5 x 1012 тонн. На сушу приходится больший процент всех организмов: биомасса океана составляет только 0,003 x 1012 тонн.

Данный параметр у растений в 500-1000 раз больше, чем у животных. Их масса равна 560 млрд тонн, а у зверей – лишь 5 млрд. Биомасса людей составляет 350 млн тонн, муравьи весят 3 млрд, морские рыбы 800-2000 млн., а планктон и водоросли, находящиеся в океане, 7 млрд. тонн.

Небольшое количество организмов живет в суровых условиях на территории пустынь и во льдах. Их биомасса очень мала, что обусловлено недостатком питательных веществ, кислородом.

Основные компоненты

Биосфера обладает определенной структурой, благодаря которой ученым гораздо легче изучать ее:

В совокупности компоненты представляют собой биосферу. Причем все они взаимосвязаны и непрерывно взаимодействуют друг с другом.

Состав биосферы – оболочки

Биосфера разделена на три уровня, обладающих определенными особенностями. Также их называют оболочками.

Атмосфера

Атмосфера – область над поверхностью планеты. Через нее Земля из космоса получает необходимые газы: водород и гелий. Она полностью пронизывается радиацией от Солнца, которое нагревает планету, способствует распаду молекул и ионизации атомов.

Атмосферу можно разделить на различные слои:

Температура, давление и плотность атмосферы постоянно меняются в зависимости от времени года и суток, расположения. Например, масса водяного пара в разных местах будет отличаться: в тропиках 3%, в Антарктиде 0,00002 %.

Гидросфера

Гидросфера – это водная оболочка Земли. Жидкость присутствует повсюду: в виде пара находится в атмосфере, в естественном состоянии просачивается сквозь землю, а также составляет основу Мирового океана.

Морская вода содержит в себе такие элементы, как: кислород, водород, хлор, натрий, магний, кальций, калий, бром и сера. Также в разном количестве в ней присутствуют и другие вещества. Фактически, в некоторых водоемах может находиться большая часть химических элементов, и все они будут влиять на местные организмы. Вода также оказывает воздействие на человека, природу, климат, более того, именно в ней зародилась жизнь.

Мировой океан составляет 94% всех вод на планете. Поэтому большая часть подводных организмов проживает именно в нем. В морской воде много растворенных газов, например углекислого больше, чем в атмосфере, в 100 раз. А кислорода наоборот, в 100 раз меньше.

Вода активно поглощает тепло от Солнца, не давая температуре на Земле подниматься критически высоко. Поверхность океана в районе экватора нагревается, образует теплые течения и уносит жидкость в полярные области. Обратно же она возвращается охлажденной. А за счет испарений образуется круговорот воды в природе, что влияет на климат.

Литосфера

Литосфера – это земля, почва, полезные ископаемые – всё, что находится в твердом веществе на поверхности планеты. В её химический состав входят алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий.

Организмы проникают в почву на глубину до 3 км, дальше им не хватает ни воздуха, ни питательных веществ для того, чтобы выжить. Камни и горные породы препятствуют проходу животных и растений.

Почва включает в себя твердые, жидкие и газообразные элементы, ей присуща живая и неживая природа. Она – результат выветривания горных пород и взаимодействия климата, растений, животных. Самый плодородный – верхний слой (гумус), содержит продукты перегнивания органики, имеет глубину в 10-15 см.

Выделяют три основных элемента почвы:

В верхних слоях живых существ больше, чем в нижних. Почва – это среда обитания микроорганизмов, формирующих ее плодородие. Они способны разрушать все природные и органические соединения, участвуя в процессе почвообразования. Также микроорганизмы очищают окружающую среду от загрязнений.

Круговорот веществ в биосфере

Химические элементы, атомы – все находится в бесконечном круговороте веществ. Они перегруппировываются и преобразуются постоянно, их запас не исчезает и распределяется между видами.

Большой круговорот элементов длится сотни лет, превращает камни в песок, медленно движутся плиты материков.

Малый круговорот происходит на уровне экосистем. Питательные вещества перемещаются из одной среды в другую: тела животных разлагаются, питая почву, становятся растениями, которые едят другие животные.

Биогеохимический цикл – это круговорот неорганических химических веществ в органическую среду. Например, процесс фотосинтеза.

Очень важными для биосферы являются круговороты таких веществ, как углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Они являются компонентами всего живого, участвуют в образовании белка, в процессах фотосинтеза.

История развития

Развитие биосферы можно отследить по живому и биокостному веществам. Земля образовалась примерно 4,5 млрд лет назад. Долгое время она формировалась и приобретала вид, отдаленно напоминающий современный. Жизнь на ней зародилась 3,5 млрд лет назад, в воде. Таков возраст древнейших останков, найденных учеными. Первыми живыми организмами на Земле стали одноклеточные.

С тех пор планета активно менялась, и биосфера также претерпевала соответствующие преобразования, пока не приобрела современный вид. Сейчас она продолжает меняться, причем нередко человек создает условия для этого. Люди пытаются увеличивать количество определенных живых существ с целью сохранения вида. Но иногда их деятельность приводит к резкому сокращению биосферы. Например, при сливе химических отходов в океан.

Искусственная биосфера

С полетами на Луну для человечества открылась эра космонавтики, все фантастические рассказы о жизни на других планетах стали планами. Но чтобы появилась возможность заселить другое небесное тело, требуется создать на нем все условия для образования биосферы. В этом поможет терраформирование. Это процесс создания искусственной биосферы на других планетах. Пока это только теория, не увенчавшаяся успехом в реальных условиях. Сейчас ученые лишь строят теории о том, как воссоздать условия для жизни на целой планете.

Механизмы устойчивости

Биосфера – саморегулирующаяся система, для нее характерна организованность (гомеостаз). Это значит, что при, слишком большой солнечной активности все живое не погибнет, а выработает механизмы сопротивления, приводящие систему в равновесие.

Живые организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Первые производят органическое вещество, а вторые его потребляют и разрушают. Эти процессы должны быть в равновесии, и важнейшим их элементом является биоразнообразие, которое гарантирует замену одних элементов другими в случаях непредвиденных ситуаций, катаклизмов.

Факторы, определяющие устойчивость

Наличие организмов, обеспечивающих круговорот веществ в системе, это важнейший фактор устойчивости. Без них углерод, который необходим для образования всего живого, быстро бы исчерпал себя. Но круговорот делает процесс непрерывным.

Есть основные факторы, которые определяют устойчивость биосистемы:

На экваторе наблюдается самое большое разнообразие видов, следовательно здесь экосистема находится в большем равновесии.

Биосфера пребывает в непрерывном движении. Людям необходимо охранять виды, которые вымирают, и не допускать слишком больших изменений, ведь они способны пошатнуть всю систему в целом.

Интересное видео о биосфере

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

IV. Основные концепции биосферы

1) Социальные концепции биосферы известны под названием экологических моделей мира будущего. Эта концепция стала широко известна во всем мире после публикации в 1972 г. доклада Римскому клубу «Пределы роста». Доклад подготовлен группой исследователей под руководством 30-ти летнего Денниса Л. Медоуса. (Массачусетский технологический университет, США).

В докладе была сделана первая в глобалистике попытка количественной оценки процессов, происходящих на планете. Для решения этой проблемы была построена модель, в которой взаимосвязаны население, капиталовложения, земное пространство, природные ресурсы, производство продуктов питания и загрязнение окружающей среды.

Основные выводы прогноза свидетельствовали о реально существующей угрозе экологической катастрофы, раскрывали ее характер, механизм и обосновывали необходимость в связи с этим разработки коллективных мер, направленных на создание устойчивой мировой системы.

Группа Медоуза выдвинула концепцию глобального равновесия (нулевых темпов роста). Итоги математических и кибернетических исследований этой группы можно сформулировать так. Если сохраняются современные темпы роста населения и экономики, то в ближайшее столетие настолько истощатся природные ресурсы и так ухудшится качество окружающей среды, что неизбежна массовая гибель людей и сокращение производства.

Чтобы избежать катастрофы необходимо обеспечить состояние глобального равновесия: нулевые темпы роста населения и национального продукта.

Медоуз предлагал начать стабилизацию численности населения с 1975 г., а экономического развития – с 1985 г.

Считали, что такое равновесие не ведет к застою. Постоянными должны быть только 2 величины – население и капитал. Это будто бы не помешает трансформации более высокой производительности труда в более высокий уровень жизни, в большее количество свободного времени, более благоприятную среду обитания.

Однако на деле нулевые темпы роста означают не что иное, как замораживание экономики. Кроме того, добиться нулевых темпов роста населения в короткий срок просто невозможно, поэтому уровень жизни в развивающихся странах понизится еще более. Т.е. концепция нулевых темпов роста, выдвинутая как формула защиты интересов человечества, как бы закрепляла привилегированное положение развитых стран и бедственное состояние развивающихся.

Глобальным моделированием занимались и другие группы в разных странах. Это социальные концепции биосферы.

2) Исторически первой концепцией биосферы является географическая.Учение о природных зонах А. Гумбольдта и В.В. Докучаева составляет основу этой концепции. Структура биосферы представлена в ней физико-географическими поясами, состоящими в свою очередь из географических зон, подзон, областей, различающихся по тепловому балансу. Выделяют семь основных поясов: полярный (арктический и антарктический), субполярный (субарктический и субантарктический), умеренный (северный и южный), субтропический (северный и южный), тропический (северный и южный), субэкваториальный (северный и южный), экваториальный.

В рамках данной концепции рассчитаны радиационный и тепловой балансы Земли, разработаны различные формы районирования поверхности: физико-географическое, экономико-географическое, социально-географическое, климатическое, геоморфологическое, почвенное, геоботаническое, зоогеографическое и др.

Соотношение тепла и влаги определяет тип растительности и животный мир в каждой географической единице биосферы.

3) Наиболее всеобъемлющей является биогеохимическая концепция биосферы В.И. Вернадского. Ее можно рассматривать как самый крупный синтез естественнонаучного и гуманитарного знания XX в лежащий в основе новой картины мира.

В физической картине мира, доминирующей к началу ХХ в. в научном мировоззрении, отсутствует понимание живого как элемента мироздания (парадокс Паскаля). Биосферная основа новой картины мира вводит его как обязательный элемент.

Созданию биогеохимической концепции Вернадского предшествовала длинная история возникновения геохимии как науки, имеющей своей задачей изучение истории атомов, понимаемых как химические элементы на нашей планете.Конкретно такое выделение новой науки происходило более или менее независимо в разных местах культурного мира.

Медленно проникло в науку представление о тождественности химических элементов, входящих в живой организм и в мертвую косную материю.

В связи с этим от геохимии начинает обособляться биогехимия – наука, изучающая геохимические процессы, происходящие в биосфере с участием живых организмов.

Термин «биогеохимия» впервые предложен В.И. Вернадским и поддержан в дальнейшем Дж. Хатчинсоном и другими экологами. Биогеохимия изучает обмен веществ между живыми и неживыми компонентами биосферы.

Создание этого направления связано с именем В.И. Вернадского, который на базе биогеохимической концепции создал учение о биосфере.

Методологической основой биогеохимии являются разработанные Вернадским в 1924 г. принципы взаимодействия между живым и косным веществом.

При Академии Наук в нашей стране в 1927 г. создан центр работы в этой области биогеохимическая лаборатория.биогеохимия– интенсивно развивающееся в наше время направление.

V. Понятие «биосфера». Трансформация и неоднозначность трактовки понятия «биосфера» во времени. Живое вещество планеты по Вернадскому. Структура и функциональное строение биосферы. Основные компоненты биосферы. Границы биосферы, ограничивающие факторы, общая мощность, зависимость от широты

В 1926 году Вернадский опубликовал в Ленинграде книгу под названием «Биосфера», которая ознаменовала рождение новой науки о природе, о взаимосвязи с ней человека.

Термин биосфера как область жизни, как пространство на поверхности земного шара, в котором распространены живые существа, был введен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 г., но он был употреблен в топологическом смысле и вошел в обиход, не имея четкого определения и научного содержания.

Это понятие не вошло в научный обиход того времени, хотя многие ученые (Н.М. Сибирцев, Д.Н. Анучин, П.И Броунов, Дж. Бернал, Э.Леруа, П.Тейяр де Шарден) на рубеже ХIХ и ХХ веков, взяв за основу определение Зюсса, трактовали биосферу как совокупность организмов, населяющих Землю, как живую оболочку планеты. Это понятие трактовалось даже в идеалистическом плане: согласно Тейяру, биосфера – живой пласт планеты, одна из стадий воплощения бога.

По мнению антрополога В.П. Алексеева, и термин, и скрывающееся за ним понятие имели до работ Вернадского длительную историю, однако после гениальных обобщений и блестящих работ Вернадского они воспринимаются в лучшем случае как предыстория. Зачатки предложенного Вернадским содержания понятия «биосфера» можно видеть также в трудах ряда ученых в различных областях естествознания ХIХ века – геологии, химии, биологии: Ж.Б. Ламарка, А. Гумбольда, В.В. Докучаева, но, по мнению академика М.М. Казначеева, несомненно, что создание учения о биосфере, ее значимости в формировании облика планеты принадлежит Вернадскому. Сам Вернадский отмечает появление этих идей уже в трудах естествоиспытателей ХVII в. (Х. Гюйгенс, Ж.Л. де Бюффон, Ф.Вик д-Азир и Ж. Ламарк).

Лишь 40 лет спустя в 1926 г. представление Зюсса о биосфере как об особой оболочке Земли использовал Вернадский, вложив в него, однако, существенно иное, биогеохимическое содержание.

Структура и функциональное строение биосферы. Вернадский, в отличие от предшественников, наполнил понятие биосферы глубоким, систематически обоснованным научным содержанием.

Биосфера по Вернадскому – область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания, которая в ходе эволюции закономерно жизнью переработана и организована.

Следовательно, биосфера есть геологическая оболочка Земли, переработанная жизнью и космическими излучениями, границы которой определяются наличием живых организмов. Итак, в биогеохимическом аспекте это оболочка Земли, в пределах которой распространена жизнь, оболочка, включающая тропосферу, гидросферу и часть стратисферы (кору выветривания), состав которых определяется деятельностью живых организмов, результатом их совокупной химической активности в настоящем и прошлом.

Определяя биосферу как естественно-природное явление, Вернадский в основе видит, прежде всего, процесс – космопланетарную эволюцию Земли и роль в этой эволюции живого вещества как главного системообразующего фактора биосферы. Биосфера в условиях Земли является своеобразным вместилищем живого вещества, она включает его как основу.

В книге под названием «Биосфера»(1926) биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. «Биосфера – организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью». В работах по биосфере ученый показал, что взаимодействие живого вещества с веществом косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах.

Биосфера предстает как сложная саморегулирующаяся космопланетарная система. В то же время биосфера – это активно функционирующая система, поглощающая солнечную энергию и космические излучения и превращающая ее в высокоорганизованные живые и биокосные тела. Почти за 4 млрд. лет живым веществом биосферы геохимически переработана верхняя часть литосферы Земли, а состав тропосферы и гидросферы есть в основном ее производные. По-видимому, космопланетарные связи во всех этих отношениях значительно многообразнее и космопланетарное единство значимо для процессов эволюции Земли, ее биосферы, включая и человечество. Многочисленные результаты современных астрофизических исследований все более подтверждают эту мысль Вернадского. Имеет место некое установившееся динамическое равновесие – материально-энергетический обмен планеты с окружающей ее космической средой.

Основу биосферы составляет живое вещество планеты– это совокупность живых организмов, которые, взятые вместе, выступают как один тип вещества, характеризующийся массой, средним химическим составом, запасом свободной энергии и характерными функциями в биосфере.

Предложенная Вернадским новая мерка изучения жизни, совершенно отличная от обычной, позволила «внести меру и число в систематическое изучение капризного явления жизни» (Б.Л. Лисичков). Это дало возможность количественного учета биомассы и биологической продуктивности различных экосистем и обобщений на базе не качественных зависимостей биологии, а на основе точных количественных наблюдений. Интересно, что количественный учет живого вещества биосферы проводился по Международной биологической программе, проводится в настоящее время по программе «Человек и биосфера», он стал достоянием экологов, и это одно из крупнейших достижений современной науки.

Вернадский рассматривал биосферу как оболочку Земли, населенную живыми организмами и продукты их жизнедеятельности, подчеркивая также, что состав биосферы определяется деятельностью живых организмов, является результатом их совокупной химической активности в настоящем и прошлом.

Вернадским были определены основные компоненты, слагающие биосферу.

· Биогенное вещество – геологические породы, созданные деятельностью живого вещества. Они подразделяются на фитогенные, состоящие в основном из растительных остатков (напр., каменный уголь), и зоогенные породы, состоящие из остатков животных организмов (напр., меловые отложения). Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер.

· Косное вещество – геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими (горные породы, в основном магматического неорганического происхождения, слагающие земную кору). Различные специфические компоненты косного вещества и энергетические потоки (планетарные и космические) включаются в многокомпонентную иерархическую организованность биосферы, определяемую живым веществом

· Биокосное вещество – новый класс природных систем, в которых живое вещество и неорганическая материя тесно между собой связаны, взаимообусловлены и образуют единое целое. Впервые идея биокосного вещества была выдвинута во второй половине ХХ столетия известным геохимиком и основателем почвоведения В.В. Докучаевым. Классическим примером биокосной системы является почва – поверхностный слой земной коры, которому присущи свойства как живой, так и неживой (косной) природы, продукт преобразования материнской породы (литосферы) под воздействием воздуха, воды и живого вещества, в первую очередь растений и микроорганизмов. Развивая идеи Докучаева, Вернадский сформулировал понятие о биокосных системах («телах» по Вернадскому). Биокосные тела различаются по уровням организации: к более низкому относятся почвы, илы, коры выветривания, водоносные горизонты, к более высокому – ландшафты, к еще более высокому – артезианские бассейны, моря и океаны, к наивысшему – биосфера в целом.

· К компонентам, слагающим биосферу, Вернадский относит также радиоактивное вещество (поступающее в результате естественных ядерных превращений и при извержении вулканов), рассеянные атомы, активно вовлекаемые в процессы миграции вещества, и вещества космического происхождения (космическая пыль, метеориты), оказывающее существенное влияние на тепловой режим планеты и прохождение солнечных лучей к поверхности Земли.

Биогенные и биокосные образования в масштабах геологического времени частично выходят за пределы биосферы и образуют области (фации) других биосфер – таковы, например, мраморовидные известняки, парагнейсы, а возможно и граниты.

Каждая из геологических оболочек планеты имеет свои специфические свойства, определяющие не только набор форм живых организмов, обитающих в данной части биосферы, но и их основные морфофизиологические особенности, формируя своим влиянием принципиальные пути эволюции и становление фундаментальных черт жизненных форм наземных, водных и почвенных организмов. Таким образом, воздушная, водная и почвенная оболочки земного шара представляют собой не просто пространство, заполненное жизнью, но выступают как основные среды жизни, активно формирующие ее состав и биологические свойства.

Границы биосферы в большей степени условны.

Различают три среды:

Вернадский выделяет три явления, которые проявляются с углублением внутрь планеты: 1) повышение температуры по направлению к центру планеты, геотермическая ступень которого в разных местах планеты на одном и том же уровне резко различна в зависимости прежде всего от характера пород; 2) переход воды в газообразное состояние и 3) исчезновение трех физических состояний химических соединений и замена их единым глубинно-планетарным состоянием материи. Он писал, что все эти три процесса наблюдаются повсюду на суше в биосфере по мере углубления и вызываются одной и той причиной. Уже на небольшой относительно глубине температура приближается к 100 о С, при которой живое вещество неизбежно отсутствует.

В работах последнего десятилетия жизни Вернадский не считал границы биосферы постоянными. Он подчеркивал расширение их в прошлом как итог выхода живого вещества на сушу, появления высокоствольной растительности, летающих насекомых, а позднее летающих ящеров и птиц.

Общая мощность биосферы оценивается от 12 до 16 км.

В биосфере встречаются во взаимодействии космические и планетарно-геологические потоки вещества и энергии. В биосфере эти потоки регулируются и направляются наполняющим ее живым веществом.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник