16.12.2024 Современные концепции биосферы

Одним из важнейших элементов мировоззрения человека является его представление о мире и своём месте в нём. Представление о том, что все живые существа взаимодействуют с внешней средой и влияют на неё было сформулировано в 1600г. У. Гилбертом.

В 17ом веке близкое по содержанию к термину биосфере понятию было описано С. Аррениусом, где он выделял 3 сферы жизни: минералы, грунты, растения и животные. Сам термин биосфера был предложен Э. Зюссом 1875г.

Развёрнутое учение о биосфере было создано и разработано академиком В. И. Вернадским в 1926г. По современным представлениям биосфера — это глобальная экосистема, объединяющая все экосистемы земли, в которых живые организмы среды (биота) взаимодействует с её абиотической средой земли как единое целое.

Эволюция биосферы

На протяжении большей части её истории осуществлялась под влиянием двух факторов

1. Под естественных геологических/климатических изменений

2. Изменений видового состава и количества живых существ в процессе биологической эволюции.

На современном этапе добавляется человек.

Этапы биосферы

1. Прокариотная биосфера до неопротерозойской революции (1 млрд лет назад). Характеризуется появлением и развитием анаэробных организмов (цианобактерий), побочным продуктом являлся кислород. Происходит накопление кислорода в воде, окислительные процессы, сероводород в сульфаты, железо в окислы, накопление кислорода в атмосфере до 1%. Это приводит к возможности появления аэробных организмов (протистов). Таким образом проявляется модифицирующая роль живого вещества.

2. Биосфера палеозоя (до 600 млн лет назад). Появление тканевых организмов. По строению минерального скелета из карбоната кальция и внутриклеточная. Биоминерализация, вовлечение в биогенный круговорот кальция повлекло вовлечение углекислого газа и поэтому количество кислорода увеличилось до 10%. Условия для озонового слоя и выхода на сушу животных и растений. Осаждение карбоната из бикарбоната привело к удалению из сферы реакции агрессивного СО2. Таким образом накопление углекислого газа в воде.

3. Биосфера девона, палеозоя (от 270 млн лет назад). В этот этап происходило образование наземного растительного покрова, изменившего биогеохимические циклы. Фотосинтезирующая поверхность была вынесена в атмосферу из водной среды, привело к образованию стебля- органический скелет и накоплению больших масс целлюлозы и лигнина. Эти соединения изменили количественные соотношение в наземной углеродном цикле, за счёт эвотранспирации изменился атмосферный и гидрологический циклы. Сформировавшийся в конце палеозоя химический состав воды и газовый состав атмосферы, а также строение трофической пирамиды свойственной биоте, сохранились без глобальных изменений до современности. Однако ряд последовательных изменений, произошедших среди животного царства, появление и развитие человечества привели к возможности новой перестройке биогеохимических циклов и связанные с ней новой бифуркации развитии биосферы. Бифуркация- следующий рывок, разделение, следующий этап развития.

Учёные связывают 1–3 этапы в понятие биогенез и добавляют ещё 3 этапа.

4. Антропогенез. Появление человека и его превращение в социальное существо, формирование общественного организации человеческих сообществ в процессе производственной и трудовой деятельности. Начало этапа от 1.5 до 3 млн лет назад от появления человека.

5. Техногенез. Преобразование природных комплексов биосферы в процессе производственной деятельности человека и формировании техногенных и технических комплексов- техносферы. От 10 до 15 тыс. лет назад с появлением городских поселений.

6. Ноогенез. Процесс превращения биосферы, в состояние разумно управляемой социально-природной системы - ноосферы. Состояние характеризуется рациональным использованием природы/ рациональное природопользование, устойчивое развитие мирового человеческого сообщества.

Границы биосферы.

Обусловлены теми областями, где организмы существуют поколения за поколениями. Верхний предел проводят в стратосфере на уровне озонового экрана. Фактически организмы распространяются ниже его границы. До 5 км в редких до 10 км с потоками воздуха и пылью могут подниматься м/о, споры в атмосферу. В горах на 8 км высоте обнаружены тли, на высоте 7 км некоторые птицы (конго). Нижняя граница определяется температурными условиями. На границе 3 км от земной поверхности живых существ на суше не обнаружено, в океане на всю глубину (Марианская впадина 11 км).

Типы вещества биосферы.

Вернадский выделял 7 типов в-ва

1. Совокупность живых организмов/ живого вещества

2. Костное вещество- которое образуется процессами, в которых живое вещество не участвует.

3. Биогенное вещество- вещество, которое раньше было живыми организмами, но сейчас в нём мало активны (каменный уголь, нефть, известняк)

4. Биокостное вещество- которое создаётся живыми организмами и костными процессами, представляет динамическое равновесие между теми и другими, почти вся океаническая вода, кора выветривания, почва.

5. Вещества в радиоактивном составе (обеспечивают 15% тепла)

6. Космического происхождения в-ва

7. Не рассматриваем т. к. объединили с 6

Все они образуют биосферу, тесно связанную друг с другом, единая функциональная система, в которой постоянный биологический круговорот атомов, воды и энергии.