Лекция №6 Динамика биосферы

1. Основные составляющие биосферы.

Одной из основных проблем современной науки является изучение динамических процессов в биосфере. Биосфера как сложная динамическая структура состоит из наружного слоя литосферы, атмосферы, гидросферы, живого в-ва планеты и окружающего земного космического пространства.

Основными составляющими разнородности биосферы является агрегатная, энергетическая, пространственная, зональная, качественная, геохимическая.

Агрегатная неоднородность выражает различные состояния в-ва: твердое, жидкое и газообразное, постоянно взаимодействующие между собой, широко переходящие друг в друга и определяющие все основные процессы, протекающие в биосфере.

Энергетическая неоднородность выражает неравномерность распределения солнечной энергии, а также неодинаковость соотношения энергии и в-ва в компонентах биосферы. Энергетические процессы в биосфере – основа существования жизни, основа адаптации живых организмов.

С повышением уровня биологической интеграции эффективность использования энергии падает, С.С. Шварц приводит следующую схему потребления энергии различными уровнями интеграции жизни; %

1. Элементарные физиологические 1 – 70-80%

2. Рабочий организм в целом и комплексные физиологические 1 – 15-50

3. Использование энергии организмом на рост, размножение и развитие – 1,5-15

4. Использование энергии сообществом фотосинтезах растений – 0,1-2

5. Использование энергии солнечного излучения высшими трофическими звеньями 0,01-1

6. Использование солнечной энергии для продуцирования новых тканей животных – 0,0002 – 0,05

Данные схемы свидетельствуют о том, что наибольший % энергии потребляется для сохранения основы жизни организмов.

Пространственная и зональная неоднородность выражают соответственно неравномерность распределения веществ в биосфере и неравномерное распределение по широтным зонам живых систем.

Геохимическая неоднородность – неравномерность распределения атомов различных химических атомов различных химических соединений в земной коре.

2. Неоднородность строения биосферы способствует дальнейшему усложнению её компонентов и осуществляется благодаря большому геологическому круговороту.

Геологический круговорот – это форма частично обратимых взаимодействий нескольких объектов. Характерной особенностью круговорота любого типа является то, что в основе их лежит взаимодействие устойчивости и изменчивости явлений и процессов материального мира, определяющее их динамическое равновесие.

Обычно выделяют 5 главных видов круговорота энергии и веществ:

1. энергетический круговорот, основанный на использовании солнечной энергии в процессах фотосинтеза и аккумуляции в горных породах.

2. минеральный круговорот, с применением продуктов магматических и вулканических процессов.

3. водный круговорот основан на циркуляции воды в земной коре и биосфере.

4. газовый круговорот, обеспечивает движение различных газов в земной коре и биосфере, их участие в образовании различных химических соединений.

5. биогенный круговорот – перемещение органического и косного вещества и энергии, участвующих в жизнедеятельности организмов.

Благодаря наличию этих круговоротов возможно длительное существование и развитие жизни в целом, а сама биосфера оказывается целостной системой, части которых находится в тесной взаимосвязи. В биологическом круговороте фактически не существует отходов.

Взаимодействуя, все живые организмы образуют биологический круговорот веществ, который полностью не замкнут, т.к. часть продуктов, выделяемых живыми организмами, поступает в земную кору, образуя за длительное время полезные ископаемые (нефть, уголь, природный газ и т.д.)

3. Динамика биосферы в целом обеспечивается на популяционном уровне.

Популяция – это население одного типа местообитания (биотопа), характеризующаяся общим ритмом биологических циклов и характера образа жизни.

Это наиболее мелкие территориальные группировки, обладающие свойством целостности.

Популяции присущи следующая структура популяции.

1. Статистические (пространственные)

общая численность

плотность

пространственное распределение

возрастной состав