- •Оглавление
- •Тематический обзор*
- •1.1 Специфика и системность живого
- •1.2 Основные свойства живых систем
- •1.3 Уровни организации живых систем
- •2 Принципы воспроизводства живых систем
- •3 Основы генетики
- •3.1 Генетика о наследственности
- •3.2 Генетика об изменчивости
- •4 Клеточное строение живых организмов
- •4.1 Становление клеточной теории
- •4.2 Строение и размножение клеток
- •4.3 Типы клеток и организмов
- •5 Происхождение и сущность жизни
- •5.1 История проблемы происхождения жизни и основные гипотезы происхождения жизни
- •6 Теория эволюции органического мира
- •6.1 Становление идеи развития в биологии
- •6.2 Концепция развития ж.Б. Ламарка
- •6.3 Теория катастроф ж. Кювье
- •6.4 Эволюционная теория ч. Дарвина
- •6.5 Комплекс доказательств теории эволюции
- •6.6 Синтетическая теория эволюции (стэ)
- •Основные положения стэ. Сегодня биологами накоплено достаточно материалов, которые можно систематизировать в виде основных положений стэ.
- •6.7 Формы естественного отбора
- •7 Экосистемы
- •7.1 Определение и понятие экосистемы
- •7.2 Виды экосистем
- •7.3 Экологические факторы
- •7.4 Экологическая ниша
- •7.5 Трофические цепи и сети
- •7.6 Круговорот вещества в экосистеме
- •7.7 Устойчивость экосистем
- •7.8 Энергетика и продуктивность экосистем
- •8 Биосфера
- •8.1 Основные понятия и определения
- •8.2 Общая характеристика биосферы
- •8.3 Этапы эволюции биосферы
- •8.4 Строение биосферы
- •9 Человек в биосфере
- •9.1 Антропогенез
- •9.2 Сущность человека
- •9.3 Человек и природа на пути к ноосфере
- •9.4 Современный экологический кризис и его специфика
- •9.5 Охрана окружающей среды в современном мире
- •10.1 Принцип симметрии. Понятие симметрии в современной науке
- •10.2 Принцип дополнительности
- •10.3 Принцип неопределенности в. Гейзенберга
- •10.4 Принцип суперпозиции
- •10.5 Принцип соответствия
- •11.1 Проблема соотношения динамических и статистических законов
- •12 Принцип возрастания энтропии
- •12.1 Формы энергии
- •12.2 Источники энергии
- •12.3 Первый закон термодинамики
- •12.4 Второй закон термодинамики
- •12.5 Энтропия открытой системы. Термодинамика жизни
- •13 Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма
- •13.1 От моделирования простых систем к моделированию сложных
- •13.2 Характеристики самоорганизующихся систем
- •13.3 Глобальный эволюционизм
- •13.4 На пути к постнеклассической науке XXI века
- •Концепции современного естествознания (курс 2) юнита 3
8 Биосфера
8.1 Основные понятия и определения
Вернадский и биосфера. Впервые термин «биосфера» встречается в работах величайшего французского натуралиста и мыслителя Жана Батиста Ламарка (1744–1829), изучавшего ботанику, зоологию и геологию. В его научных трудах термин «биосфера» обозначал область жизни и влияния живых организмов на процессы, происходящие на Земле. Однако дифференциация наук о природе, происходившая быстрыми темпами в ХVIII в., привела к тому, что на долгие годы было забыто об исследованиях важных для наук о природе процессов взаимодействия сообществ живых организмов и косных (неживых) оболочек Земли. И только в 1875 г. австрийский геолог и палеон-толог Эдуард Зюсс (1831–1914) обратил внимание на место живого в строении и развитии земной коры и вновь после Ламарка ввел в науку термин «биосфера», рассуждая об оболочке Земли в своей книге о происхождении Альп. Затем снова, на несколько десятилетий этот термин был предан забвению.
Новую (уже третью) жизнь термину «биосфера» дал выдающийся русский (советский) ученый – геолог В.И. Вернадский (1863–1945), создавший в 20-х гг. ХХ в. современное учение о биосфере. Возможно поэтому введение термина «биосфера» в научный обиход часто приписывается именно Вернадскому.
8.2 Общая характеристика биосферы
Биосфера (по В.И. Вернадскому) – оболочка Земли, включающая как область распространения живого вещества, так и само это вещество. Здесь под живым веществом понимается совокупность всех организмов, населяющих Землю. Понятие биосферы несколько условно, так как кроме естественных мест существования органической жизни создаются и искусственные (космические корабли, подводные лодки) «островки жизни». Органическая жизнь сосредоточена в трех косных (неживых) географических оболочках – геосферах Земли (литосфера, гидросфера и атмосфера). К биосфере относится и человеческое сообщество с его производством.
Распределение массы живого вещества (биомассы) в биосфере крайне неравномерно. На океан приходится лишь 3 % суммарной биомассы Земли. Однако вследствие значительно более высокой интенсивности жизненных процессов в океане по сравнению с сушей, океан ежегодно производит живое вещество, масса которого составляет более четверти от суммарной продукции биосферы Земли, оцениваемой величиной 230 млрд т. Фотосинтез и круговорот веществ – основные факторы существования биосферы. Фотосинтез является единственным на Земле процессом, в котором зелеными растениями из бедных энергией неорганических веществ (углекислого газа, воды, минеральных солей) с помощью солнечной энергии в огромных масштабах образуются сложные, богатые энергией органические соединения. Эти соединения, способные к разнообраз-ным химическим превращениям, – основа жизни всех других организмов биосферы. Все виды живых существ, обитающие на Земле, используют в конечном счете одну и ту же форму энергии химических связей. Любое проявление жизни на нашей планете связано с образованием и потреб-лением этой биохимической энергии.
Источник энергии для фотосинтеза (солнечная радиация) и главный инструмент фотосинтеза (живой организм) преобразуют углекислый газ, воду и минеральные соли в биохимическую энер-гию. Фотосинтезирующие организмы, использующие солнечную энергию для образования орга-нических веществ из неорганических соединений и углекислого газа и называемые автотрофами (самопитающиеся), преобразуют энергию солнечного света в биохимическую энергию, запасая ее в виде энергии химических связей в сложных органических молекулах. Другие организмы биосферы (большинство бактерий, грибы, животные), нуждающиеся для своего роста и развития в готовых органических соединениях, – гетеротрофы, т.е. питающиеся другими организмами.
Кроме фотосинтеза, другим важнейшим для существования жизни процессом в биосфере является круговорот веществ, осуществляемый благодаря наличию в биосфере автотрофов, создающих органические вещества из неорганических, и гетеротрофов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения, пополняя запас последних в биосфере. Следовательно, фотосинтез и круговорот веществ – это два основных фактора существования биосферы Земли.