Функции живого вещества в биосфере реферат

Обновлено: 05.07.2024

Два с половиной миллиона лет назад на Земле появились первые формы жизни. Возможно, это произошло раньше, но историческое подтверждение имеется именно относительно этого периода. С тех пор на фоне изменения земной поверхности появилось более 5 млн видов живых организмов. Это – живое вещество, отличия которого от неживого очевидны.

Появление живого вещества послужило началом формирования такой земной оболочки как биосфера. Она находится в функциональной взаимосвязи с геологическими и биологическими телами, а также процессами энергообмена.

Понятие ввел в обиход В.И. Вернадский – ученый, занимающийся многими естественными науками. Изучая миграцию атомов, Вернадский заинтересовался происхождением химических веществ, присутствующих в земной коре. Он изучал процессы их синтеза, перехода из одного вещества и состояния в другое, разложение.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Основываясь на его теории, справедливым является следующее определение:

Живое вещество – значительный энергетический и геохимический фактор, который играет решительную роль в развитии планеты.

В качестве источника энергии живые вещества используют солнце. Растения в присутствии его лучей способны к фотосинтезу – созданию органического вещества, которое в ходе дальнейшего кругооборота служит источником пищи и энергии для других организмов. Кроме этого, фотосинтез способствует поддержанию в атмосфере определенного уровня кислорода, созданию озонового слоя.

Жизнь на земле существует в виде биогеоценозов – совокупности существующих параллельно живых организмов вместе со средой их обитания. Они питаются, размножаются, дышат, умирают в зависимости друг от друга, обеспечивая в результате этого постоянный круговорот атомов химических элементов. Установлено, что весь запас кислорода в атмосфере проходит путь через живые существа на протяжении двух тысяч лет, а углекислый газ – всего за три сотни лет.

Поскольку живые организмы в своем составе имеют большое количество химических соединений, в т.ч. органического происхождения, в верхнем слое земли сконцентрировано много минерального топлива, производителем которого не является человек. В данном ракурсе люди – потребители энергии, высвобождаемой при их использовании.

Человека Вернадский ставил несколько отдельно от двух других групп живых организмов по причинам:

Человеческая популяция не отличается демографическим постоянством.
В ходе своей жизни он не производит новые химические вещества и соединения, а потребляет их.
Основная характеристика – наличие разума.

К свойствам живого вещества относят:

наличие свободного энергетического потенциала;
возможность протекания химических реакций внутри организмов;
устойчивость химических веществ внутри живых организмов;
генетическая связь между поколениями;
наличие эволюционных процессов;
взаимная зависимость между живым веществом и средой обитания.

Перечисленные свойства объясняют биогенную мутацию атомов и освобождающуюся в этом процессе энергию.

Функции живого вещества в биосфере

Биогеохимические функции, возложенные на живые организмы, были названы В.И.Вернадским. По его учению пространство, состоящее из живых организмов и окружающего мира, носит название биосферы, которая является системой производной.

В понятии ученого развитие материи и есть жизнь, а от взаимодействия живых организмов зависит все происходящие на земле процессы.

Основными функциями живого вещества являются:

Энергетическая. Важная особенность, заключающаяся в запасании энергетического ресурса в ходе фотосинтеза и расходовании его путем рассеивания, а также предоставления в существующие цепи питания. Известно, что основной источник питания для биосферы – солнечное излучение, которое аккумулируется на земле. От него в полной мере зависят живые организмы, в том числе растения-автотрофы и гетеротрофы. В результате использования органики для питания, происходят ее распад и синтез новых веществ. Таким образом происходит биологический круговорот веществ. Получается, что живые организмы способны преобразовывать кору Земли, являясь частью целостной системы с атмосферой, гидросферой и литосферой.
Газовая. Живые вещества поддерживают на определенном уровне газовый состав атмосферы и отдельных биогеоценозов. Происходит это благодаря процессу фотосинтеза в живых растениях. Его интенсивность зависит от солнечного света и особенностей строения растений.
Концентрационная. Живые организмы концентрируют в себе химические элементы. Они могут их содержать в гораздо больших концентрациях, чем окружающая среда. Например, животные из класса позвоночных в своем скелете концентрируют фосфор, диатомовые водоросли – кремний, а ламинарии – йода. Этот пример объясняет залежи определенных полезных ископаемых: известняков, руды и т.п.
Окислительно-восстановительная. Живые вещества влияют на химические реакции, как восстановительного, так и окислительного характера. Например, под землей присутствуют горючие газы, которые образовались при разложении отмерших корней растений, а также павших огромных растительных особей.
Деструктивная. Сами живые вещества разрушают продукты своей жизнедеятельности. С этим явлением связан круговорот веществ в природе. Особую роль здесь играют деструкторы и редуценты, например, грибы и бактерии.
Транспортная. Живые организмы находятся в постоянном движении. В результате этого на далекие и близкие расстояния переносится энергия, а также содержащиеся в них химические вещества.
Средообразующая. В зависимости от индивидуальных свойств живых существ формируются характеристики окружающей природной среды.

Суть учения Вернадского

Вернадский – основатель учения о биосфере. В его теории она представляет собой:

организованную систему;
совокупность живых организмов – доминирующего фактора, формирующего актуальные характеристики планеты Земля;
механизм, функционирование которого зависит от энергии космоса.

Основатель теории биогеохимии и учения о биосфере вынес на обсуждение материал, по сей день не утративший актуальность. Представители современного научного мира опираются на его постулаты и подтверждают, что за пределами биосферы жизнь в ее земном виде невозможна.

Антропогенная деятельность оказывает на окружающую среду негативное воздействие, в результате которого ухудшается экология, ставится вопрос о благополучном существовании Земли в целом. На фоне этого актуальность трудов В.И.Вернадского еще более возрастает.

Существование биосферы, а также природа происходящих в ней биогеохимических реакций напрямую зависит от астрономических закономерностей, от особенностей положения Земли и ее ориентации по отношению к Солнцу. Именно от пространственного расположения планеты зависит климат в той или иной ее точке, а, значит, жизненные циклы живых организмов.

Живое вещество сконцентрировано в пределах биосферы неравномерно. Меньше его становится по мере поднятия на высоту и погружения на глубину. Больше – на поверхности Земли, в приземном грунтовом слое и верхних слоях водных объектов.

Существует оценка общей живой массы - 2,43*10 т. При этом биомасса, располагающаяся на суше, делится на растения (они составляют 99,2%), а также животный мир, включая микроорганизмы (0,8%).

Биосфера, в которой возможна жизнь, имеет определенные границы: 20 км от поверхности земли (включая слой озона, защищающего от вредного ультрафиолета). Детализируя слои атмосферы, в которых возможна жизнь, говорят о тропосфере и нижней части стратосферы. Гидросфера включена в процесс на глубину 10-11 км, литосфера – на 3,5-7,5 км внутрь земли. В свою очередь, это объясняется изменениями температуры по мере углубления в земные недра, а также особенностями пропитывания водой твердого грунта.

В.И.Вернадский представил биосферу как совокупность живого, биогенного вещества (возникает при жизнедеятельности организмов), косного и биокосного веществ (образуется при совместной жизнедеятельности живых организмов и неживых фракций). Кроме этого, оказывает соответствующее влияние радиоактивное вещество, имеющее космическое происхождение. Все виды веществ взаимосвязаны и играют определенную роль в биологии – живые организмы существуют и функционируют только в условиях целостной биосферы.

С другой стороны, живое вещество обладает степенью организованности и часто выступает в роли функции биосферы.

Средообразующие свойства

Процессы жизнедеятельности живых организмов происходят при непрерывном изменении окружающей среды. При этом не только меняется газовый состав атмосферы вследствие дыхания (и фотосинтеза), но и увеличивается количество перегноя и минеральных компонентов в почве.

Сказывается влияние также на климат и очистку сточных вод перед поступлением их в водоемы. Эту функцию исполняет особая живность – мелкие рачки и некоторые виды рыб, которые процеживают через себя потоки воды, выбирая пищу.

На изменение окружающей среды влияет и механическое воздействие, например, при антропогенной деятельности. Однако по своему результату оно не такое интенсивное как изменение физико-химических характеристик.

От растений зависит насыщенность воздуха влагой. Они сглаживают скачки температуры на поверхности грунта и помогают сохранить уровень увлажненности.

Наличие живых организмов влияет на электрические, температурные, физические свойства среды, обуславливают тепло- и электропроводность. Меняется не только состав воздуха, но и структура почв, содержание химических веществ в воде открытых водоемов.

Благодаря глобальному круговороту веществ в природе, который обуславливают живые организмы, в мире происходит постоянные их перемещения из одного места в другое.

Неживые тела, согласно закону всемирного тяготения, могут передвигаться только вниз. Когда они задействованы в круговороте посредством живых организмов, становится возможным их перемещение вверх.

Согласно предложенным Вернадским заключениям, живое вещество способно выполнять следующие средообразующие функции:

газовая;
кислородная;
окислительная;
восстановительная;
концентрационная

Газовая (и кислородная) осуществляется благодаря дыханию живых существ, процессам фотосинтеза растений и антропогенной деятельности человека.

Окислительная объясняется способностью влиять на процессы окисления посредством увеличения содержания кислорода в воздухе. Противоположный процесс – восстановительный. Он интенсифицируется при дефиците кислорода. При восстановительных реакциях образуется сероводород и метан. Благодаря его накоплениям ухудшаются и сводятся к нулю шансы на жизнь на глубине болот и в придонных толщах.

Концентрационная вызвана способностью живых организмов скапливать внутри себя отдельные химические элементы.

Средообразующие функции не существуют изолированно от других свойств. Они усиливают изменения физико-химических характеристик окружающей среды и поддерживают ее тенденции к стабилизации.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Московский Психолого-Социальный институт (ЛФ)Контрольная работа

по экологии

Тема: Функции живого вещества в биосфере.Выполнила: студентка 3 курса

Функции живого вещества

Договорные формы природопользования

Введение Биосфера - наружная оболочка земли, развитие которой определяется постоянным притоком солнечной энергии. Сложная организация биосферы связана с деятельностью живого вещества - совокупности всех особей каждого вида живых существ.

Живое вещество существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений. Благодаря этому современное живое вещество оказывается генетически связанным с живым веществом всех прошлых геологических эпох. Живое вещество связано с косным веществом - атмосферой (до уровня озонового экрана), полностью с гидросферой и литосферой, главным образом в границах почвы, но не только.

Атмосфера, гидросфера и почва оказывают влияние на живое вещество биосферы, обеспечивая его минеральным питанием, водой воздухом. Например, характер растительности зависит от степени увлажнения почвы.

Степень увлажнения почвы

Характер растительности

Избыточное увлажнение Умеренное, избыточное и оптимальное Умеренно недостаточное Крайне недостаточное

Преобладание болотной растительности Развиваются леса Саванны, степени Пустыни

Живое вещество биосферы неоднородно и обладает тремя типами трофических взаимодействий: автотрофностью, гетеротрофностью, миксотрофностью. Трофические экологические взаимодействия способствуют преобразованию неорганического (косного) вещества в органическое и обратной перестройке органиче6ских веществ в минеральные. Представители каждого царства, типа и класса выполняют свои функции в экологических взаимодействиях на уровне биосферы.

Космические излучения в биосфере преобразуются в разнообразные виды энергии. Преобразование энергии происходит в процессе её циркуляции между веществом планеты и живыми организмами биосферы - биогеохимического круговорота веществ: перемещения огромных масс химических элементов, перераспределения накопленной в процессе фотосинтеза энергии, преобразования информации. Биогеохимический круговорот веществ обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке солнечной энергии, преобразует лик планеты, физико-химическую среду обитания живых существ, включая человека.

Природопользование - объективная оценка состояния и оптимизация использования природных ресурсов и условий окружающей природной среды, их охраны и воспроизводства.

Живое вещество

Согласно В.И. Вернадскому вещество биосферы состоит из:

· Живого вещества - биомассы современных живых организмов;

· Биогенного вещества - всех форм детрита, а также торфа, угля, нефти и газа биогенного происхождения;

· Биокосного вещества - смесей биогенных веществ с минеральными породами небиогенного происхождения (почва, илы, природные воды, газо- и нефтеносные сланцы, битуминозные пески, часть осадочных карбонатов);

Учение о биосфере Земли – это наиболее интересное обобщение современного естествознания. Оно является научной основой для исследования природных объектов и комплексного подхода при организации современного производства и других видов антропогенной деятельности. Установлено, что жизнь на планете протекает и развивается лишь в тонком слое атмосферы – тропосфере, во всей гидросфере и в верхних слоях литосферы. Эту тонкую земную оболочку, населенную организмами, принято называть биосферой. Биосфера – область жизни, пространство на поверхности земного шара, в котором обитают живые существа.

Великий русский академик В.И. Вернадский 1 впервые научно обосновал единство человека и биосферы и создал учение о биосфере. Центральным понятием этого учения является мысль о том, что биосфера – своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов.

Согласно теории В.И. Вернадского, биосфера в своём строении содержит следующие категории веществ:

1) живое вещество – совокупность живых организмов, населяющих биосферу, характеризуется особым химическим составом, массой, энергией, информацией; трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот. Живое вещество есть функция биосферы, а биосфера может быть рассмотрена как результат развития живого вещества;

2) биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть, торф, мел);

3) биокосное вещество – продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды). Биокосное вещество имеет минеральную основу, которая коренным образом преобразована жизнедеятельностью организмов (почвенный покров, воздух, вода);

4) косное вещество – всё, что не имело связи с живым (застывшая лава, вулканический пепел);

5) радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т.д.);

6) рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии;

7) вещество космического происхождения – метеориты, протоны, нейтроны, электроны, другие микрочастицы.

В пределах биосферы существуют четыре среды жизни: неживые (вода, воздух), биокосная (почва) и живая (организмы).

Процессы, протекающие в экосистеме (число живых организмов, скорость их развития и т.п.), зависят от количества энергии, поступающей в экосистему, а также от циркуляции веществ в экосистеме. Биосфера является энергетически открытой – незамкнутой термодинамической системой, в которой идет поглощение и отдача энергии из внешней среды.

Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров. В настоящее время на Земле существует более двух миллионов видов организмов. Из них на долю растений приходится около 500 тыс. видов, а на долю животных более 1,5 млн видов. Самая многочисленная по числу видов группа – это насекомые (около 1 млн) видов. Организмы, составляющие биомассу, обладают способностью воспроизводства – размножения и распространения по планете.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и проходит сквозь живое вещество.

Живое вещество играет важную роль в биогеохимичесих процессах благодаря совершающемуся в живых организмах обмену веществ и энергий. Живое вещество является наиболее активным компонентом биосферы. Оно производит гигантскую геохимическую работу, способствую преобразования других оболочек Земли в геологическом масштабе земли. Основной особенностью живого существа является, кроме клеточной деятельности и передачи информации, способ использования энергии. Живые организмы улавливают энергию космоса в виде солнечного света, удерживают её в виде энергии сложных органических соединений (входящую в состав биомассы), передают её друг другу и трансформируют в другие виды энергии (механическую, электрическую, тепловую). Неживые вещества преимущественно рассеивают энергию.

Живое вещество, биосфера, преобразует энергию Солнца в свободную энергию, способную совершать работу. Работа, производимая жизнью, состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере.

Все почвы и минералы поверхности (чернозём, глина, известняк, руда, угли и нефть) образовались под воздействием живой материи.

Преобразование энергии в организмах основано на разнице температуры и других принципах. Живые существа следует рассматривать как устройства, где химическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Особенности функционирования живых существ:

• способность к самовоспроизведению;

• способность образования полимерных оболочек, ограждающих живое вещество от косной среды;

• способность аккумулировать и передавать химическую энергию, а также осуществлять химические реакции в нормальных условиях температуры и давления без образования побочных продуктов. Жизнь на Земле идеально экономична.

Рассмотрим свойства живого вещества.

1. Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией, которую можно было бы сравнить разве что с огненным потоком лавы, но энергия лавы недолговременна.

2. В живом веществе, благодаря присутствию ферментов, химические реакции происходят во много раз быстрее, чем в неживом. Для жизненных процессов характерным является процесс: полученные организмом вещества и энергия перерабатываются и отдаются в значительно больших количествах. Например, масса насекомых, которых съедает синица за день, равна её собственной массе, а некоторые гусеницы употребляют и перерабатывают за сутки в 200 раз больше еды, чем весят сами.

3. Индивидуальные химические элементы (белки, ферменты, а иногда и отдельные минеральные соединения синтезируются только в живых организмах).

4. Живое вещество стремится заполнить собой все возможное пространство. В.И. Вернадский называет две специфические формы движения живого вещества:

а) пассивную, которая осуществляется размножением, и присуща как животным, так и растительным организмам;

б) активную, которая осуществляется за счёт направленного движения организмов (меньшей мерой характера для растений).

5. Живое вещество проявляет значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. В природе известно более 2 млн органических соединений, которые входят в состав живого вещества, тогда, как количество минералов неживого вещества составляет около 2 тыс., – значительно ниже.

6. Живое вещество представлено индивидуальными организмами, каждый из которых имеет свой собственный генезис, свой генетический состав. Крупнейшими из растений считаются секвойи, а из животных – киты. По мнению В.И. Вернадского, минимальные и максимальные размеры организмов определяются граничными возможностями их газового обмена со средой.

7. Живое вещество никогда не попадается на Земле в морфологически чистой форме, например, в виде популяционного вида, т.е. может существовать только в виде биоценоза.

8. Всё живое из живого – это отличительная особенность живого вещества, которое существует на Земле в форме беспрерывного чередования поколений и характеризуется генетической связью с живым веществом всех прошлых геологических эпох.

В.И. Вернадский выделяет следующие функции живого вещества:

- транспортная (перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении);

- концентрационная (выборочное накопление в ходе жизнедеятельности отдельных видов вещества, использованной для создания организма);

- деструктивная (разрушения органических веществ, неживого неорганического вещества, минерализация небиогенного органического вещества);

- метаболизма и дыхания организмов;

- энергетическая (поглощение солнечной энергии в процессе фотосинтеза, передача энергии пищевыми цепями разнородного живого вещества);

- средообразующая (превращение физико-химических параметров среды);

- информационная функция живого вещества биосферы. Организмы оказались способными к получению информации путём соединения потока энергии с активной молекулярной структурой. Способность воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию совершила опережающую эволюцию в природе и стала важнейшим экологическим системообразующим фактором.

Список использованных источников

1. Вернадский, В. И. Биосфера и ноосфера. – М.: Айрис-пресс, 2012. – 576 с.

2. Вернадский, Владимир Иванович // Новая российская энциклопедия. – М.: Энциклопедия, 2007. – Т. 3. – С. 375.

4. В.И. Вернадский. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетное явление. – М.: Наука, 1977; Изучение явлений жизни и новая физика, 1931; Биогеохимические очерки. – М.-Л.: изд-во АН СССР, 1940.

6. Френкель Е.Н. Концепции современного естествознания : физические, химические и биологические концепции : учеб. пособие. – Ростов-н/Д: Феникс, 2014. – 246 с.

Данная курсовая работа посвящена изучению биосферы, исследованию живого вещества.

Все живые существа тесно связаны между собой и с окружающей средой, образуя экосистемы — сообщества взаимодействующих организмов. Экосистемы не изолированы друг от друга: существа различных биоценозов вступают между собой в определенные взаимоотношения, прежде всего пищевые, экосистемы обмениваются веществом и энергией. В тесной взаимосвязи они образуют единую планетарную экосистему — биосферу. В таком случае под понятием биосферы понимается все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть, где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. Живое вещество биосферы есть совокупность всех ее живых организмов.

Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.

Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей.

Актуальность исследования. Современное человечество использует не только огромные энергетические ресурсы биосферы, но и небиосферные источники энергии (например, атомной), ускоряя геохимические преобразования природы. Некоторые процессы, вызванные технической деятельностью человека, направлены противоположно по отношению к естественному ходу их в биосфере (рассеивание металлов, руд, углерода и др. биогенных элементов, торможение минерализации и гумификации, освобождение законсервированного углерода и его окисление, нарушение крупномасштабных процессов в атмосфере, влияющих на климат и т.п.)

Почти весь XX век может быть описан динамикой экстенсивного развития: увеличением производства электроэнергии, стали, алюминия, удобрений, пестицидов, автомобилей, протяженности транспортных магистралей и много другого.

Социально-экономическое развитие общества пришло и явное противоречие с ограниченными ресурсовоспроизводящими и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Происходит истощение естественных ресурсов суши и океана, безвозвратная потеря видов растений и животных, загрязнение окружающей среды, упрощение и деградация экосистем. Поэтому человечество ищет пути устойчивого развития общества и природы. В результате крайне тревожного состояния биосферы назрела необходимость оценки ее состояния, непрерывного наблюдения и принятия мер защиты от негативного воздействия на биосферу. Актуальность и состояние данного вопроса определили цели и задачи нашего исследования.

Целью курсовой работы является изучение функций и свойств живого вещества. Выявление механизмов устойчивости биосферы, рассмотрение вредоносного воздействия на биосферу и изучение мер по ее охране. Исходя из указанной цели, можно выделить задачи, поставленные в курсовой работе:

- на основании литературных источников рассмотреть образование биосферы, выявить ее границы, изучить свойства и состав биосферы;

- раскрыть свойства и функции живого вещества;

- исследовать современное состояние биосферы;

- выявить механизмы устойчивости биосферы;

- установить все причины влияющие на изменение биосферы, осветить существующие меры по охране.

- в заключении подвести итог по проделанной работе.

Структура курсовой работы: курсовая работа состоит из введения, основной части, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основная часть разбита на три главы. В первой главе проводится общая характеристика биосферы, раскрывается ее образование, рассматриваются границы, состав и свойства биосферы. Во второй главе отражены свойства и функции живого вещества. В третьей главе рассмотренно современное состояние биосферы, выявлены механизмы устойчивости биосферы, раскрыты антропогенные воздействия на биосферу, а также предпринимаемые меры по ее охране.

Методологическую основу курсовой работы образуют общенаучные методы познания. Основу исследования составляют научные труды в области экологии, биологии, географии, результаты научно-исследовательских работ, анализ литературных источников. В работе приводятся различные примеры, рассматриваются наиболее актуальные проблемы.

Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БИОСФЕРЫ

1.1. Образование биосферы

Биосфера возникла на определенном этапе эволюционного развития нашей планеты, в результате взаимодействия всех компонентов географической оболочки.

Первые примитивные организмы появились на земле 3 млрд. лет назад, одноклеточные, способные к фотосинтезу – 2,7 млн. лет назад и многоклеточные – 1,2 млн. л.н. Считается, что местом развития жизни были прибрежные части морей. При этом вредные для жизни ультрафиолетовые лучи здесь задерживались верхним слоем воды, так как озонового слоя в атмосфере Земли в то время еще не было.

Возможно, что сложные органические соединения попали в воду из атмосферы, где они возникли под действием солнечной радиации и электрических разрядов, то есть под воздействием молний. Затем из них образовались многомолекулярные системы, взаимодействующие со средой. Постепенно эти системы стали обладать свойствами живых организмов, то есть способностью к обмену веществ, росту и размножению.

Водная среда долгое время была единственным местом обитания живых организмов. На сушу вначале вышли растения. Произошло это 550 млн. лет назад, а затем – животные (земноводные) – 350 млн. л.н. и уже в девоне, то есть 280 млн.л.н., масса живого вещества на суше стала близка к современной. Немного позднее появились динозавры, расцвет которых отмечался в триасовом и юрском периодах, то есть 130 – 190 млн. л.н.

Быстрому распространению жизни на Земле способствовали:

- высокая приспособляемость к среде;

- большая потенциальная возможность размножения организмов.

Возникновение и развитие жизни на Земле стало очень важным этапом развития нашей планеты. В результате деятельности биосферы структура планеты усложнилась и появились новая геосфера – педосфера, то есть почвенная среда.

Биосфера породила человека, что привело к возникновению еще одной сферы –ноосферы, то есть сферы разума.

Все живые существа тесно связаны между собой и с окружающей средой, образуя экосистемы — сообщества взаимодействующих организмов. Экосистемой является и лишайник, прилепившийся к стволу дерева, и обширная степь, и океанический шельф. Экосистемы, конечно же, не изолированы друг от друга: существа различных биоценозов вступают между собой в определенные взаимоотношения, прежде всего пищевые, экосистемы обмениваются веществом и энергией. В тесной взаимосвязи они образуют единую планетарную экосистему — биосферу.

1.2. Границы биосферы

В 1926 г. В. И. Вернадский впервые поставил вопрос о границах биосферы; он вернулся к нему в специальной статье "О пределах биосферы" в 1937 г. Однако вопрос, как тогда, так и сейчас, не имеет однозначного ответа. Физико-химические условия наиболее благоприятны для существования жизни:

Достаточное количество углекислого газа и кислорода.
Достаточное количество воды (причем обязательно - в жидком состоянии).
Температурный режим, исключающий как слишком высокие температуры (вызывающие свертывание белков), так и слишком низкие (прекращающие работу ферментов).
Наличие "прожиточного минимума" элементов минерального питания.
Определенная соленость водной среды.

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), нижних слоях атмосферы Земли (тропосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере).

В литосфере жизнь ограничивает прежде всего температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает
с глубиной и на уровне 1,5-15 км превышает +100°С. Самая большая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2-2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве. В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин глубиной 10-11 км. Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. Озоновый слой поглощает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца на высоте 22-25 км. Все живое, поднимающееся выше защитного слоя озона, погибает. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20-22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1-1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни проходит на высоте около 6 км над уровнем моря.

Распределение жизни в биосфере отличается крайней неравномерностью. Наиболее велика концентрация живого вещества на границах раздела основных сред - в почве, т. е. пограничном слое между литосферой и атмосферой, в поверхностных слоях океана, на дне водоемов и особенно - на литорали (от лат. litoralis - прибрежный) - зоне морского дна, затопляемой во время прилива и осушаемой при отливе, в лиманах (от греч. limenas - гавань, бухта) и эстуариях (от лат. aestuarium - берег, заливаемый приливом) - затопляемых устьях рек, где все три среды - почва, вода и воздух - тесно взаимодействуют друг с другом. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал "пленками жизни".

Вернадский указывал на "всюдность" жизни в биосфере. Жизнь появилась локально в водоемах, а затем распространилась все шире и шире, заняв все материки. Крайние пределы температур, которые выносят некоторые формы жизни, - от практически абсолютного нуля до +180°С. Давление, при котором существует жизнь, - от долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах. Для ряда бактерий верхние критические точки давления лежат в области 12 000 атм. С другой стороны, семена и споры растений, мелкие животные в анабиозе (от греч. anabiosis - оживление - состояние организма, при котором жизненные процессы резко замедляются, что способствует выживанию его в неблагоприятных условиях температуры, влажности и др.) сохраняют жизнеспособность в полном вакууме.

Живые организмы могут существовать в широком диапазоне химических условий среды. Первые живые существа Земли жили в бескислородной атмосфере. Анаэробный обмен свойственен и многим современным организмам, в том числе многоклеточным. Уксусные угрицы (нематоды) обитают в чанах с бродящим уксусом. Ряд микроорганизмов живет в концентрированных растворах солей, в том числе медного купороса, фторида натрия, в насыщенном растворе поваренной соли. Серные бактерии выдерживают 0,1 М растворы серной кислоты.

В 1977 г. в океане на глубине нескольких километров были обнаружены горячие вулканические зоны, в которых при температуре 350°С существуют многочисленные термофильные бактерии.

В экспериментах американского исследователя Камерона сине-зеленые водоросли на протяжении нескольких месяцев не теряли жизнеспособности в условиях, которые соответствовали марианским.

Живое вещество не гибнет в жидком азоте. Некоторые виды, например, те же сине-зеленые водоросли, не гибнут под действием мощного ионищирующего излучения и поселяются в эпицентре ядерного взрыва уже после нескольких дней его действия.

Живое вещество может сохраняться даже в условиях открытого космоса. Так, третья экспедиция американских астронавтов забыла на Луне телекамеру. Когда через полгода ее возвратили на Землю, на внутренней стороне крышки были обнаружены земные бактерии, которые без каких-либо вредных последствий пережили длительное нахождение за пределами родной планеты.

Некоторые особо устойчивые формы могут существовать даже при действии ионизирующей радиации. Например, ряд инфузорий выдерживает излучение, по дозе в 3 млн. раз превышающее естественный радиационный фон на поверхности Земли, а некоторые бактерии обнаружены даже в котлах ядерных реакторов.

Читайте также: