Биосфера. Влияние человека на биосферу.

План:

1.) Понятие биосфера, границы распространения.

2.) Основные составляющие биосферы.

3.) Живое вещество как главный компонент биосферы.

4.) Обмен энергией в биосфере.

5.) Устойчивость биосферы.

-1-

Биосфера - область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы Земли.

-2-

Биосфера:

- Живое вещество

- Косное вещество

- Биогенное вещество

- Биокосное вещество

- Вещество рассеянных атомов

- Радиоактивное вещество

- Вещество космического происхождения

-3-

Живое вещество - основа функционирования биосферы, ее главнейшая преобразующая сила.

Это объясняется уникальными особенностями живого вещества, среди которых следующие:

1. Способность быстро занимать и осваивать свободное пространство. Вернадский называл это явление "всюдностью жизни"

2. Движение не только пассивное, но и активное

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти с включением разложенного вещества в круговорот.

4. Высокая приспособляемость к разнообразным условиям окружающей среды.

5. Очень высокая скорость протекания реакций - в сотни и тысячи раз больше, чем в неживом веществе. Это проявляется как

в переработке потребляемых веществ, так и в механической деятельности многих организмов.

6. Высокая скорость обновления живого вещества: в среднем для биосферы она составляет 8 лет.

Функции:

1. Энергетическая функция - запасание энергии при фотосинтезе и передача ее по цепям питания.

2. Окислительно-восстановительная - обогащение среды кислородом и разложение органических веществ.

3. Газовая функция - способность поддерживать определенный газовый состав атмосферы

4. Концентрационная - способность организмов концентрировать в себе химические элементы, рассеянные в среде.

Результат этой деятельности - залежи каменного угля, известняки руды.

5. Деструктивная функция - разрушение остатков органического вещества и косных веществ с вовлечением их в общий круговорот

6. Транспортная - перенос вещества и энергии в результате активного передвижения организмов.

7. Средообразующая функция проявляется в образовании почвы, в изменении всех физических и химических параметров среды.

8. Рассеивающая - проявляется через трофическую и транспортную деятельность живых организмов.

9. Информационная функция - накопление информации, закрепление ее в наследственных структурах и передача следующим поколениям

-4-

Среди уровней организации энергии, обеспечивающих эволюцию биосферы, выделяют космический, планетарный, геологический,

биологический и антропогенный.

Космический уровень организации энергии обусловил образование Солнца и планет. Его значение для эволюции нашей

биосферы состоит в возникновении Земли и снабжении ее главным источником энергии - солнечной радиацией, дающей

свет и тепло.

Планетарный уровень организации энергии обусловил формирование Земли как планетного тела, возникновение атмосферы,

гидросферы и литосферы, а также наклон земной оси по отношению к плоскости вращения вокруг Солнца, что вызвало

на Земле появление широтных климатических поясов и смену времен года. Кроме того, он обеспечил развитие геологических

процессов (магматических, сейсмических, тектонических и др.) и появление планетарных физических полей: гравитационного,

магнитного, электрического и др.

Магнитный экран вместе с озоновым слоем атмосферы предохраняет все живое на Земле от губительного воздействия

космического и солнечного излучения: солнечного ветра, потока элементарных частиц - электронов и протонов. Сила

гравитационного взаимодействия определила развитие форм жизни, которые мы наблюдаем. При отсутствии силы тяжести

жизнь не могла бы зародиться, так как первичное космическое вещество не смогло бы скон-

центрироваться (собраться) и образовать Солнце, планеты, а также расслоить планету на сферы и удержать атмосферу и

гидросферу на поверхности планеты.

Геологический уровень организации энергии обусловил появление на поверхности Земли рельефа - океанических и морских

впадин, гор, равнин, речных долин и т. д. Это способствовало установлению мировой системы циркуляции воздуха и воды,

что вместе с солнечной радиацией обеспечило появление природно-климатических (географических) зон с разными условиями

жизни. Изменение со временем рельефа Земли вызывает необходимость приспособления живых организмов к новым условиям

рельефа и климата, т. е. способствует эволюции биосферы. Растворение в воде горных пород привело к появлению соленой

(минерализованной) морской воды, в которой зародилась первоначальная жизнь.

Биологический уровень организации энергии возникает при усвоении растениями солнечной энергии и ее последующего

перераспределения среди других живых организмов. Ее главное значение для биосферы - сохранение жизни и обеспечение

эволюции живой природы.

Появившиеся на Земле растения - водоросли и фототрофные бактерии начали при фотосинтезе выделять свободный (газообразный)

кислород. Это имело два очень важных последствия для эволюции биосферы:

1) свободный кислород дал возможность появляться и развиваться все более сложным организмам вплоть до их высших форм;

если бы не было фотосинтеза, то весь запас кислорода атмосферы был бы использован приблизительно за сто лет и жизнь

планеты вернулась бы к своим примитивным началам;

2) из кислорода под действием ультрафиолетового излучения в атмосфере возник озон, который образовал второй

(после магнитного) защитный экран от вредного действия ультрафиолетового солнечного излучения - озоновый слой,

расположенный на высоте 10-50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км; под защитой этих двух

экранов живые организмы вышли из морей и океанов, где они были защищены слоем воды от вредного излучения, на

сушу и быстро ее заселили.

Антропогенный (социогенный, или социальный) уровень организации энергии возник с появлением первых людей и

формированием первых примитивных общественных группировок. В настоящее время он представляет один из главных

факторов преобразования биосферы, ее эволюции и перехода в качественно новое состояние. Все живое, вся биосфера

теперь находится под контролем антропогенной энергии - энергии человеческого разума и его следствия - научно-технического

прогресса.

Космические процессы привели к возникновению Солнечной системы, к возникновению Земли как планетного тела и солнечной

радиации - источника жизни на Земле. Таким образом, космический уровень организации энергии обеспечил возникновение и

эволюцию вторичных уровней организации энергии – планетарного, геологического, и биологического, а через последний и

антропогенного. Все эти первичные и вторичные уровни в совокупности привели к возникновению жизни на Земле и обеспечили

эволюцию биосферы.

-5-

Факторы устойчивости биосферы:

- Видовое разнообразие

- Круговорот веществ

- Эволюция видов

- Передача энергии

- Стабильная численность популяций

23.09.12