Тема 2 Биосфера как среда жизни человека

1. Составные элементы окружающей среды.

2. Состав биосферы и её составные компоненты.

3. Биологический и геологический круговорот веществ в биосфере.

4. Экологическая система, биоценоз и биогеоценоз.

5. Основные законы экологии.

1. Для изучения окружающей среды можно выделить её составляющие:

- воздушную среду смесь различных газов по объёму – азот 78,08%; кислород 20,95%; инертные газы 0,94%; углекислый газ 0,03%;

- водяную среду: совокупность водяных объектов земного шара (океаны, моря, реки);

- животный мир: человек, животные, рыбы, птицы;

- растительный мир: растения, в том числе и в воде;

- почва: растительный слой;

- недра: верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча природных ископаемых;

- климатическая и акустическая среды: важный фактор, определяет развитие животных, растений. Особенностью РБ является её территория, имеет значительно более холодный климат, чем в других странах. Средняя температура холодного месяца в Могилёве -6; в Париже +3,4; в Лондоне +5,3; в Риме +6,8^оС

Внутренняя температура зданий +18^оС. Количество теплоты, необходимое для отопления здания на 1 человека, подогрева приточного воздуха прямопропорционально разности температур внутреннего и наружного воздуха. Эта разность температур (Могилёв в 2,2 раза больше чем для Рима и в 1,6 раза больше чем для Парижа) увеличивает расход топлива и загрязнение окружающей среды.

Акустическая среда также влияет на самочувствие людей и животных. Установлено что повышенный шум отрицательно воздействует на живое.

2. Термин биосфера (БИОС- жизнь и сфера – шар) предложен в 1875г. австрийским учёным Зюссом. Стройное учение о биосфере создал Вернадский.

Биосфера – наружная оболочка земли, область распространения жизни.

Нижняя часть атмосферы до озонового слоя 25км., гидросфера до глубины 12км. и верхний слой литосферы на глубину до 3км.

Масса биосферы 0,05% массы земли, а её объём 0,4% объёма земли.

Биосфера состоит из 7 компонентов:

1) живое вещество – совместимость живых существ, населяющих планету. В настоящее время существует ≈ 1,5 миллиона животных и 0,5 миллиона растений;

2) биокостное вещество – вещество создающееся животными организмами и костными процессами (почвенный покров, природные воды, кора выветривания);

3) костное вещество – неживое вещество глубинные породы, газы атмосферы;

4) биогенное вещество – фитогенные (растительные нефть, торф, уголь), изогенные (животные остатки – мел, известняк);

5) космическое вещество – поступает из открытого космоса, в виде космической пыли, в виде болидов;

6) радиоактивные вещества – имеют собственную радиацию.

Вернадский считал, что радиоактивность способствовала эволюции и способствовала превращению неживого вещества в живое.

7) рассеянные атомы – преобразованные жёстким космическим излучением.

3. Основной поставщик энергии для планеты – солнце, свет и тепло которого в процессе фотосинтеза, преобразуется в богатые энергией химические связи.

Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и превращение энергии, кругооборот состоит из множества процессов превращения веществ (кругооборот воды, кислорода, углерода, минеральных веществ).

Решающее значение в истории биосферы имело появление растений, способных улавливать энергию солнечных лучей и синтезировать органическую из минерального вещества. С помощью фотосинтеза меняется облик земли. Улавливание солнечной энергии, усваивая СО₂, создавая ежегодно миллион тон органического вещества и выделяя в воздух большое количество О₂, зелёные растения преобразуют нашу планету.

Процесс фотосинтеза: 6СО₂+6Н₂О+2832кДж

Солнечная энергия вызывает круговорот веществ в природе:

- малый (биологический);

- большой (геологический).

а) круговая циркуляция веществ между почвой, растением, микроорганизмами и животными; зелёные растения в процессе фотосинтеза потребляют из почвы минеральные вещества, из воздуха СО₂ и выделяют О₂, создавая органические вещества из неорганических они перерабатывают и накапливают солнечную энергию в органоминеральных веществах животные потребляют О₂, поедают растения, выделяют углекислоту консументы - потребляют вещества и накапливают энергию:

I порядка растительноядное;

II порядка плотоядные;

III порядка хищники.

Бактерии преобразуют мёртвых животных и растения, отходы производства, разрушая их, превращают в минеральные или простые органические соединения, потребляющиеся растениями при фотосинтезе. Редуценты - минерализация органического вещества.

Малый кругооборот – основа существования биосферы основан на способности одних пользоваться отходами других.

б) круговорот веществ между океаном и сушей. Вода содержит вещества, испаряется и воздушными потоками переносятся на много километров. Выпадая в виде осадков, способствует разрушению горных пород и доступны для растений и микроорганизмов. Размывая почву, уходит с растворёнными в ней химическими соединениями и органическими веществами в реки, моря. Циркуляция воды между сушей и океаном важное звено поддержания живых организмов на земле и основное условие взаимодействия растений и животных неживой природы.

4. Экосистема – совместимость совместно обитающих различных видов организмов и условий их существований, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом.

Различают:

1) микро экосистемы (ствол дерева);

2) мезо экосистемы (озеро);

3) макро экосистемы (океан);

4) глобальная экосистема (биосфера).

Био - жизнь

Биогеоценоз – гео земля

ценоз - сообщество

Составная часть биоценоза – совместимость главных компонентов (растения, животные) и его биологическая среда образуют биогеоценоз. Растительное сообщество (фитоценоз) + животный мир (зооценоз) + микроорганизмы + соответствующий участок земли с его особыми свойствами атмосферы (микроклимата, геологического строения, почвы и водного режима).

Биоценоз + климат + почва = биогеоценоз.

Экосистема и биоценоз не синонимы, их соотношение может быть представлено:

Биогеоценоз – экосистема в пределах фотосинтеза;

Биогеоценоз – частный случай экосистемы, всегда явление естественное, даже в случае воздействия человека;

Экосистема может быть целиком искусственной, например: космический корабль, самолет, аквариум.

5. Многообразие связей между компонентами биосферы, зависимость элементов биогеоценоза, развитие природы отражено в 4-ёх законах американского учёного Коммонера в 1974 г.

1. всё связано со всем – отражает существование колоссальной сети связей в биосфере между живыми организмами и окружающей средой;

2. всё должно куда-то деваться (закон сохранения);

3. ничто не даётся даром (закон о цене развития);

4. природа знает лучше (эволюционный отбор)

Существуют другие законы и принципы экологии:

1. закон экологической токсикологии – малые дозы токсиканта стимулируют организм, большие его разрушают;

2. закон снижения плодородия почв – с каждым годом плодородие почв снижается;

3. закон Либиха (минимума) – вещество, находящееся в минимуме, определяется эффективностью жизнедеятельности организма;

4. закон Шелфолрда (максимума) – не только недостаток, но и избыток элементов вреден.

Экосистема, потерявшая часть своих элементов не может вернуться в первоначальное состояние.