42. Роль человека в биосфере. Возникновение и развитие ноосферы.

Развитие биосферы было дополнено Вернадским понятием о ноосфере. Ноосфера – это определенный этап развития биосферы, когда человечество становится мощной биологической силой. Эволюцию ноосферы можно представить так:1. возникновение биологического круговорота вещ-в и биосферы 2. формирование многоклеточных организмов 3. появление человеческого общества, под влиянием которого в современных условиях происходит превращение биосферы в сферу разума – ноосферу. Вернадский указывал, что биосфера становится ноосферой, прежде всего ростом науки и социальным трудом. Он считал, что человек, как и все живые организмы, как живое вещество, выполняет определенную функцию биосферы. Человек во всех своих проявлениях составляет определенную закономерную часть строения биосферы. Человечество – это новая геологическая сила, которая возникла в биосфере и она не может остановиться, ни пойти назад, поскольку это природное явление, отвечающее исторически сложившейся организации биосферы.

Вначале человек брал у биосферы средства к существованию и отдавал, ей то, что в биосфере могли использовать другие организмы. Но по мере развития чел-во начинает оказывать все более разрушающее действие на биосферу. Чел-к уже осознает, что обязан считаться с ее законами развития и возможностями. При переходе биосферы в ноосферу перед человечеством возникает огромная по масштабам и значению задача – научиться сознательно, регулировать взаимоотношения общества и природы.

Только целесообразная, осознанная и планомерная деятельность может обеспечить гармоничное развитие природы и общества, не ограниченное временем. При этом ноогенез – этап становления ноосферы- предполагает развитие не только биосферы и общества, но и каждой отдельной личности.

43. Содержание химических элементов в биосфере, биогенная миграция. Особенности накопления биогенных элементов растениями и животными.

Существует определенное распределение химических элементов на земле. Наиболее распределенными элементами в земной коре – это элементы с малой атомной массой. В земной коре преобладают химические элементы с четными порядковыми номерами и четными атомными массами. Общее содержание четных элементов больше по сравнению с нечетными. По отношению к земным организмам всем элементы делятся на группы:

-макро, -микро, -ультрамикроэлементы. Макроэлементы-составляют основную массу живых организмов (O, H, C, N, P, K, Ca, S, Mg, Cl). Микроэлементы - необходимы для жизнедеятельности, но в меньших концентрациях и являются компонентами биологических веществ. В основном это соли и ионы металлов (Mn, Co, Cu, Zn, J, и др.) содержатся в клетках в кол-вах, составляющих ничтожные доли процента (0,0001- 0,0003%), но при недостатке этих микроэлементов возникают серьезные нарушения обмена вещ-в. Содержание химических элементов в живых организмах и земной коре различно. Особенно велико содержание в клетках кислорода (65-75%), углерода (15-18%), водорода (8-10%) и азота (1,5-3,0%); в сумме эти элементы составляют почти 98% всего содержимого клетки. По сравнению с земной корой в растениях увеличено содержание Н-10%, О-23%, N- 30%-?; J, Ca, B- накапливают в два раза меньше, Co, Ba, Pb, Fe, Al и др. накапливают меньше в 100-650раз. ( В животных больше накапливается Н на 10%, О на 18%, Р в 10 раз меньше, N в 132 раза больше).

Химические элементы освободившееся при гибели растений и животных, называются биогенными. Биогеоценозы представленные большим числом видов живых организмов и косных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым мигрируют атомы химических элементов, такая миграция называется биогенной. Так, растения потребляют из внешней среды СО2, воду и минеральные вещ-ва и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают выделенный растениями кислород, а поедая их усваивают органические вещ-ва и выделяют воду и угл. газ. После гибели животные разлагаются при участии грибов и бактерий. При этом образуется дополнительное кол-во углекислого газа и органические вещ-ва превращаются в минеральные , которые попадают в почву, а затем снова усваиваются растениями. Различают два вида биогенной миграции атомов: 1. более интенсивная - производится м/о, а миграция 2 рода -многоклеточными организмами. Без миграции атомов жизнь на Земле перестала бы существовать: т.к растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы угл-ого газа и минерал-х вещ-в, а животные без растений лишились бы источника энергии и кислорода.

44. Биогеохимические функции живых организмов. Биологический и геологический круговороты вещ-в. Круговороты воды и ее баланс на планете. Биосферные круговороты кислорода, углерода, азота, фосфора, серы, кальция и др.

Чтобы жизнь на Земле не прекращалась, должны происходить круговорот биологически важных веществ т.е после использования они должны вновь переходить в усвояемую для др. организмов форму. Переход биологически важных вещ-в из звена в звено может осуществляться только при определенных затратах энергии, источником которой является Солнце. Солнечная радиация обеспечивает на Земле 2 круговорота вещ-в – геологический или большой и биологический ( малый) круговорот. Геологический кр-т можно представить в виде схемы: осадочные породы---действие солнечной энергии, выветривание, перенос, отложение, окаменение,---метаморфизм---метаморфические породы---энергия радиоактивного распада---магма---кристаллизация---магматические породы---осадочные породы. Большой круговорот – это и круговорот воды между сушей и океаном ч/з атмосферу. Влага испарившаяся с поверхности Мирового океана (затрачивается 50% поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: концентрация водяного пара—выпадение осадков на эту же водную поверхность. Круговорот воды в биосфере основан на том, что суммарное испарение компенсируется выпадением осадков. При этом из океана испаряется воды больше, чем возвращается с осадками. На суше, наоборот, больше выпадает осадков, а излишки стекают в озера и реки, а оттуда снова в океан. Т.о в масштабе всей планеты переносится минеральные соединения, а также изменяется агрегатное состояние воды (твердая: лед, снег; жидкая; газообразная – пары). Биогеохимический (малый) кр-т вещ-в в биосфере, в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Самыми важными моментами являются синтез и разрушение орг-их веществ, в отличие от перемещения минеральных элементов в большом кр-те. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещ-во поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биохимический кр-т веществ. Главным источником энергии кр-та является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез.

Биогеохимические функции живого вещ-ва: 1. Энергетическая – в основе – фотосинтез растений, в процессе которой происходит аккумуляция солнечной энергии и перераспределение между отдельными компонентами биосферы. 2. Газовая – обуславливает миграцию газов и их превращения, обеспечивает газовый состав атмосферы. 3. Концентрационная – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов окружающей среды. 4. Окислительно-восстановительная- закл-ся в химическом превращении в основном вещ-в содержащих атомы с переменной валентностью (Fe, Mn). 5. Деструкционная – процессы связанные с разложением организмов после их смерти и минерализацией органического вещ-ва.

Круговорот кислорода –продукт фотосинтеза растений. Молекулярный О₂ земной атмосферы возник и поддерживается на известном уровне благодаря деятельности зеленых растений. Он расходуется организмами в процессе дыхания. Обладая высокой химической активностью, О₂ непрерывно вступает в соединения почти со всеми элементами земной коры. Весь, О₂ содержащийся в атмосфере, оборачивается через организмы (связываясь при дыхании и высвобождаясь при фотосинтезе) за 2000 лет.

Круговорот С₂ – На суше он начинается с фиксации СО₂ растениями в процессе фотосинтеза. Затем из СО₂ и Н₂О образуются углеводы и высвобождается О_2. При этом С₂ частично выделяется во время дыхания растений в составе СО₂. Фиксированный в растении С₂ потребляется животными. Животные при дыхании также выделяют СО_2. Отжившие растения и животные разлагаются м/о, С₂ мертвого органического вещ-ва окисляется до СО₂ и снова попадает в атмосферу. Подобный кр-т С₂ совершается и в океане.

Круговорот N₂- является одним из главных элементов, входящих в состав живых организмов. Азот, которого много в атмосфере, усваивается растениями после соединения его с водородом или кислородом. Основная масса атм-ого азота поступает в воду и почву благодаря жизнедеятельности м/о – бактерий и водорослей. Активно поглощают азот клубеньковые бактерии, живущие в корнях бобовых растений. Затем азот проникает в растение и включаются в состав растительных белков. В животных азот попадает путем поедания растений. После смерти организмов белки разлагаются редуцентами с выделением аммиака, а потом в рез-те жизнедеятельности некоторых м/о-в нитраты. Аммиак и нитраты могут усваиваться растениями, а часть нитратов, под действием бактерий, восстанавливается до газообразного азота, который выделяется в атмосферу.

Круговорот серы- основную роль в круговороте серы играют м/о одни из них окислители др. восстановители. Наиболее доступная форма серы- сульфат, из которого растения черпают серу для включения ее в состав белков. После чего сера попадает в организм животных, а затем через редуцентов обратно в окружающую среду. В природе содержится в горных породах в виде сульфидов (FeS₂), в виде газа (H₂S) или SO₂.

Круговорот фосфора- фос-р входит в состав нукл-ых кислот и АТФ, существование жизни без него невозможно. Источники: фосфор содержащие породы, образовавшиеся из экскрементов и костей древних животных. В рез-те эрозии они превращаются в растворенные в воде фосфаты, которые поглощаются растениями. В организм животных фосфор поступает в рез-те поедания растений. Фосфат- редуцирующие бактерии разлагают остатки организмов до фосфатов.