Организация и современное состояние биосферы реферат

Обновлено: 05.07.2024

Свойства биосферы. Ноосфера. Современное состояние биосферы.

Основные свойства биосферы

1. Биосфера – централизованная система. Центральным звеном её выступают живые организмы (живое вещество). Это свойство всесторонне раскрыто В.И. Вернадским, но, к сожалению, часто недооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или её звеньев ставится только один человек (антропоцентризм).

2. Биосфера – открытая система. Её существование немыслимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

3. Биосфера – саморегулирующая система, для которой, как отмечал В.И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.

4. Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием. Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем.

Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным биотическим и другим свойствам; наличие регионов, различающихся по химическом составу (геохимические провинции); и самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

В настоящее время описано около 2 млн видов (примерно 1,5 млн животных и 0,5 млн растений). Полагают, однако, что число видов на Земле в 2-3 раза больше, чем их описано.

Разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качестве закона (автор его У.Р. Эшби).

Развитие биосферы в ноосферу.

Научное и практическое значение деятельности В. И. Вернадского как основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые во всеоружии знаний своего времени глубоко обосновал единство человека и биосферы. Сама живая материя как носитель разума, отмечал В. И. Вернадский, составляет небольшую часть биосферы по массе. Возникновение человеческого общества явилось результатом длительного развития живого вещества в пределах биосферы. Появление человека на Земле предопределило неизбежность возникновения нового состояния биосферы — переход ее в ноосферу, оболочку разума, охваченную целенаправленной деятельностью самого человека. При этом периоду сознательной деятельности человека предшествовал длительный период его дикого, полудикого и в целом стихийного существования. В пределах биосферы возникла первоначально сфера первобытной деятельности человеческого общества, которую нередко называют антропосферой. Начало ей положило расселение человека по всей поверхности суши в результате использования огня. Человек, овладев огнем, стал относительно независимым от климата и заселил все континенты, кроме Антарктиды. По свидетельству уникальных палеонтологических находок, человек, зародившись в дебрях Центральной Африки, освоил Европу, Азию, Австралию, а при дальнейшем совершенствовании своего организма достиг просторов Северной и Южной Америки. В ходе развития производительных сил антропосфера, охватывающая стихийную деятельность человеческого общества, объективно должна перейти в ноосферу — сферу сознательной деятельности. В современную эпоху становление ноосферы теснейшим образом связано с овладением различными формами движения материи — первоначально механической, потом тепловой, химической, атомно-ядерной. На очереди овладение биологическими формами движения — создание живых форм с помощью методов и средств биотехнологии и генной инженерии. С этим связано и возникновение новых по качеству круговоротов веществ в биосфере.

В. И. Вернадский, оценивая роль человеческого разума и научной мысли, делает следующие выводы.

1. Ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живет.

2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли.

3. Это изменение биосферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс.

4. А так как среда жизни есть организованная оболочка планеты — биосфера, то вхождение в нее в ходе ее геологически длительного существования нового фактора ее изменения — научной работы человечества — есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние — ноосферу.

Человечество, как только на грани XIX—XX вв. стало использовать большее количество продукции биосферы (в 90-х гг. XX в. — не менее 10%), так и перестал удовлетворяться принцип Ле Шателье-Брауна который гласит, что при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Так, растительность не давала прироста биомассы в соответствии с увеличением концентрации СО2 и т. д. Прирост связанного растениями углерода наблюдался лишь в XIX в.

В XX в. накопился огромный фактический материал по биосфере, по производственной деятельности человеческого общества. Рождающаяся ноосфера в своих главных проявлениях характеризуется следующими признаками:

1. Возрастающим количеством механически извлекаемого материала литосферы — ростом разработки месторождений полезных ископаемых. В 90-х гг. оно превышало 100 млрд т в год, что в 4 раза больше массы материала, выносимого речным стоком в океан в процессе денудации суши.

2. Массовым потреблением продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, главным образом в энергетических целях. Химическое равновесие в биосфере в связи с этим смещается в сторону, противоположную глобальному процессу фотосинтеза, что неизбежно приводит к росту содержания углекислого газа в биосфере и уменьшению содержания свободного кислорода.

3. Процессы в ноосфере приводят к рассеиванию энергии Земли, а не к ее накоплению, что являлось характерным для биосферы до появления человека. Возникает важная энергетическая проблема.

4. В ноосфере создаются в массовом количестве вещества, которые ранее в биосфере отсутствовали. Происходит металлизация биосферы.

5. Характерно для ноосферы появление новых трансурановых химических элементов в связи с развитием ядерной технологии и ядерной энергетики. Овладение ядерной энергией происходит за счет деления тяжелых ядер. Предвидится в недалеком будущем получение термоядерной энергии за счет синтеза легких ядер, что позволит полностью отказаться от горючих полезных ископаемых в качестве источника энергии.

6. Ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным прогрессом научно-технической революции. Возникла космонавтика, которая обеспечивает выход человека за пределы планеты Земля. Происходит освоение космического, околокосмического пространства с непредвиденными возможностями. Создается принципиальная возможность создания искусственных биосфер на других планетах.

7. С образованием ноосферы планета Земля переходит в новое качественное состояние. Если биосфера — это сфера Земли, то ноосфера — это сфера Солнечной системы. Ноосфера в будущем станет областью Солнечной системы в познавательных и производственных целях человеческого общества.

Современное состояние биосферы

Самой мощной химической силой на Земле до появления человека было живое вещество в целом. Но появившийся человек приобрел особые свойства, такие как разум и производные от него социальную организацию и производственную деятельность, что позволило ему приспосабливать окружающую среду к своим потребностям. Благодаря этому человечество улучшило условия жизни, что сказалось на ее продолжительности и укреплении здоровья населения. Но имеются и негативные моменты, устранение которых привело бы к более выраженному улучшению перечисленных показателей.

Геохимическая мощь человечества на данном этапе превосходит силу самого живого вещества, неразумное использование которой нарушает поток элементов и гомеостаз биосферы. Антропогенное воздействие влияет на все оболочки биосферы.

Воздействие на литосферу. Литосфера в своем составе содержит максимальное количество живого вещества. С 1600 с Земли исчезло 63 вида и 55 подвидов млекопитающих, 103 вида и подвида птиц, 21 вид рептилий и 23 вида рыб. Около 600 видов позвоночных на грани полного истребления. Ежегодно полностью исчезает 1-2 вида организмов. Это приводит к упрощению сложных природных экосистем, чем нарушается их устойчивость.

Сейчас 10% поверхности земли - пахотные земли, которые лишь в редуцированном виде повторяют биогеоценоз и функционально неполноценны; в связи с этим они не могут существовать без минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов, дефолиантов. При этом обрабатываемые почвы теряют в среднем 1-2% гумуса в год.

В настоящее время лесами покрыта одна треть суши. В доисторическое время лесами было занято не менее 70 % суши. В районах древних цивилизаций лес был безвозвратно уничтожен. Сейчас вырубка леса продолжается с возрастающими темпами. Ежегодно вырубается 100000 км 2 леса. Вырубка леса и распахивание территории приводит к опустыниванию Земли.

За время существования человечества общая масса живых организмов сократилась. За последние 300 лет биомасса уменьшилась на четверть.

Воздействие на атмосферу. Для производства энергии человек сжигает топливо, в результате чего происходит выброс СО2. Ежегодный выброс углекислого газа составляет около 5 миллиардов тонн. За последние 100 лет концентрация СО2 в атмосфере увеличилась на 10-12%. СО2 препятствует тепловому излучению земли, что приводит к, так называемому, парниковому эффекту. На данный момент температура Земли повысилась на 0,5- 0,6°С, что привело к поднятию уровня океана за последние 100 лет на 10-14 см. Но кроме СО2 парниковыми газами являются и другие антропогенные загрязнители атмосферы, такие как метан (CH4), закись азота (N2O), хлор-фтор-углероды, "галоны" и др. Таким образом, в случае продолжения увеличения выбросов этих газов потепление может идти более резкими темпами.

Выброс в атмосферу оксида серы (SO 2 ) в год составляет около 146 млн тонн, а закиси азота (N2O) 53 млн. тонн. Эти вещества в определенных условиях в атмосфере реагируют с водой, образуя серную (H2SO4) и азотную кислоту (HNO3), что приводит к выпадению "кислотных" дождей. Подкисление почвы и водоемов существенно изменяет ценозы. Эта проблема наиболее характерна для северного полушария.
Следующая глобальная проблема - нарушение озонового слоя. Озоновый слой (О3) образуется в атмосфере на высоте в среднем 20 - 25 км в результате действия солнечного излучения на кислород (О2); он защищает Землю от ультрафиолетового облучения (УФО). Попадая в верхние слои атмосферы, некоторые антропогенные газы (такие как хлор-фтор-углероды, закись азота и др.) окисляют озон, что приводит к истончению озонового слоя, крайним проявлением которого является появление "озоновых дыр" (снижение содержания озона на 40 %). В результате этого увеличивается УФ облучение поверхности Земли, что приводит к нарушению экосистем и вредному влиянию на здоровье человека.

Воздействие на гидросферу. По данным ВОЗ (Всемирная Организация Здравоохранения) 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством воды или ее нехваткой. Сооружение каналов, переброска водостока рек приводит к истощению грунтовых вод, осушению территорий, засыханию лесов, а нерациональное использование воды в области земледелия приводит к засолению почв. В настоящее время в мире подверглись засолению и не дают урожая 40 - 45 млн га земли. Сооружение плотин нарушает путь миграции рыб, что приводит к резкому уменьшению их численности.

Химическое загрязнение воздействует на все оболочки биосферы. Загрязнители номер один - пестициды, вещества, используемые для уничтожения вредителей сельского хозяйства. К ним относится очень большой спектр химических веществ. Печально известный пример - ДДТ (ди-хлор-дифинил-трихлорэтан). Он широко использовался в 50-60-х годах, так как был высокоэффективным не только в борьбе с вредителями сельского хозяйства, но и с комарами, как переносчиками малярии, но оказался токсичным и очень устойчивым во внешней среде. В районах бесконтрольного его применения детская смертность возросла в 5 раз. И после запрета ДДТ в 1964 году, он до сих пор содержится в организмах, так как время его распада составляет 150 лет.
На втором месте, по токсикологическим оценкам "стресс-индексов" загрязнителей веществ - тяжелые металлы. Содержание тяжелых металлов в городах и промышленных центрах превышает нормативы в 10 - 20 раз. В теле современного человека, по сравнению с первобытными людьми, тяжелых металлов содержится в 50 раз больше. Тяжелые металлы обладают широким спектром действия (например, свинец и ртуть действуют на ЦНС, а также обладают эмбриотоксическим и мутагенным эффектом).

Это лишь отдельно взятые примеры; спектр опасных химических веществ, попадающих во внешнюю среду, значительно больше и с каждым годом он увеличивается. Ежегодно синтезируется около 250 тысяч новых веществ, из них около 500 начинают использовать. Таким образом, действия человека уже нарушили биосферный гомеостаз. В связи с этим, какие имеются дальнейшие перспективы развития биосферы? Можно выделить два пути: 1 путь - дальнейшее неконтролируемое воздействие на биосферу, которое приведет к экологической катастрофе; 2 путь - ноосфера - сфера разумного регулирования процессов, происходящих в биосфере.

Сейчас только начальный этап рождения ноосферы, человек только учится целенаправленному, разумному воздействию на биосферу. На этом пути сделаны уже первые шаги. Запрещены испытания ядерного оружия в атмосфере и гидросфере. Приняты соглашения по очистке мирового океана от нефти. Приняты ограничения выброса многих химических веществ во внешнюю среду. Созданы национальные парки, заказники, биосферные заповедники. Созданы международные организации при ООН, ЮНЕСКО и ЮНЕП, координирующие и направляющие усилия разных стран в этом направлении. Объявлен "Всемирный день охраны окружающей среды" - 5 июня. Но эти и другие мероприятия - только первые шаги на пути сохранения гомеостаза биосферы.

Человек всегда использовал окружающую среду в основному как источник ресурсов, но в течение довольно продолжительного времени ее деятельность не влияла заметно на биосферу. Лишь в конце ХІХ столетие изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине ХХ столетие эти изменения возрастали, а сейчас они лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о следствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов поворачивается к ней в виде отходов, часто отравленных и непригодных для утилизации. Это создает угрозу как существованию биосферы, так и самого человека.

Предупреждая о возможных следствиях вторжения человека в природу, еще полстолетия тома академик В.И. Вернадский писал: “Человек становится геологической силой, способной изменить счет Земли”. Следствия антропогенной деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении естественных экосистем, изменению структуры поверхности Земли, изменению климата. Антропогенные влияния приводят к нарушению практически всех естественных биогеохимических циклов.

Рассмотреть концепцию единства человека и биосферы, которая есть центральной в учении о ноосфере, — цель этого реферата.

ХАРАКТЕРИСТИКА И СОСТАВ БИОСФЕРЫ

В буквальном переводе термин “биосфера” означает сферу жизни, и в таком значении он был впервые введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом, который определял биосферу как совокупность организмов, ограниченную в пространстве и времени, которая живет на поверхности Земли.

Современная наука определяет биосферу как оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в беспрерывном обмене с этими организмами.

Два главных компонента биосферы — живые организмы и среда их проживания — беспрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образовывая целостную динамическую систему. Биосфера как глобальная суперсистема в свою очередь состоит из ряда подсистем.

За время эволюции жизни на Земле существовало огромное количество разных видов живых организмов (всего около 500 млн.). Сейчас начисляют около 3 млн. видов живых организмов.

Отдельные живые организмы не существуют изолированно. В процессе своей жизнедеятельности они объединяются в разные системы, например, в популяции. В ходе эволюции образовывается другой, качественно новый уровень живых систем, так называемые биоценозы — совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде существования.

В совокупности с окружающей средой существования, обмениваясь с ней веществом и энергией, биоценозы образовывают новые системы — биогеоценозы или, как их еще называют, экосистемы. Биогеоценоз является естественной моделью биосферы в миниатюре, включая у себя все звенья биотического кругооборота: от зеленых растений, которые создают органическое вещество, к их потребителям, которые превращают ее снова на минеральные элементы. Иначе говоря, биогеоценоз есть элементарной составной биосферы. Таким образом, в совокупности все живые организмы и экосистемы образовывают суперсистему — биосферу.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера — это наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен веществом и энергией с космосом. Атмосфера имеет несколько пластов: тропосфера (нижний пласт, который граничит с поверхностью Земли, высота 9-17 км, в нем сосредоточенно около 80% газового состава атмосферы и весь водный пар), стратосфера, ноосфера.

Гидросфера — это водная оболочка Земли.

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли. Поверхностный пласт литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой грунт. Организмы переходят в гумус (плодородную часть грунта). Составными частями грунта есть минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК. НООСФЕРА.

Появление человека как “homo sapiens” (человека умной) качественно изменила не только биосферу, но и результаты ее планетарного влияния. Постепенно стал происходить переход к целенаправленному изменению окружающей среды умными существами.

Геосфера самая по себе в целом пассивно реагирует на вмешательство человека, а живое вещество активно приспосабливается к новым условиям существования и присутствия в природе человека. Так, многократно выросшая стойкость и неблагоприятность многих насекомых к отрут, которые применяют люди. Появляются мутационные или измененные виды и популяции, которые способны существовать в техногенной и загрязненной среде.

Человек как особая форма жизни и существо, которое имеет ум, вносит принципиально новые элементы во взаимоотношения с природой. Человек выступает как автономная целостность внутри биосферы. Живое вещество, превращая косную и взаимодействуя с ней, образовывает техносферу. Но если при формировании биосферы все биоценозы лишь поддерживают системную целостность путем обмена веществом и энергией, то человек, кроме этих функций, в первую очередь обезвеществляет природу, создавая новые искусственные предметы.

Концепция единства биосферы и человечества является центральной темой учения о ноосфере. Академик Вернадский в своих роботах раскрывает первоосновы этого единства, значимость организованности биосферы в развитии человечества. Это разрешает понять место и роль исторического развития человечества в эволюции биосферы, закономерности ее перехода к ноосфере.

В.И. Вернадский, М.М. Камшилов, В.П. Казначеєва рассматривают ноосферу как новую, высшую стадию эволюции биосферы, которая связана с возникновением и развитием в ней человечества, которое, познавая законы природы и совершенствуя технику, начинает влиять на ход естественных и космических процессов.

Одной из основных идей, которые лежат в основе теории о ноосфере, есть то, что человек не является самодовлеющим живым существом, которое живое отдельно по своим законам, она сосуществует внутри природы и есть ее частью. Это единство обусловлено прежде всего функциональной неразрывностью окружающей среды и человека. Человечество само по себе является естественным явлением и потому естественно, что биосфера влияет не только на среду жизни, но и на образ мысли.

Академик Вернадский представил ряд конкретных условий, которые необходимые для становления и существование ноосферы. Это:

заселение человеком всей планеты;

резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

усиление связей, в том числе и политических, между всеми странами Земли;

начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, которые происходят в биосфере;

расширение границ биосферы и выход в космос;

открытие новых источников энергии;

равенство людей всех рас и религий;

увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики;

свобода научной мысли и научного поиска от давления религиозных, философских и политических факторов и создание условий, благоприятных для свободной научной мысли;

продуманная система народного образования и рост благоустройства народа;

умное преобразование первоначальной природы Земли с целью задовольняння всех материальных, эстетичных и духовных нужд населения;

исключение войн из жизни общества.

Проследим, насколько эти условия выполняются в современном мире.

Условие о заселении человеком Земли выполнено. На Земле почти не осталось мест, где не ступала бы нога человека, она поселилась даже в Антарктиде.

Средства коммуникации постоянно совершенствуются, появляются такие возможности, о которых недавно человечество еще только мечтало. Сам Вернадский писал, что процесс полного заселения биосферы человеком обусловленный ходом истории научной мысли, он неразрывно связан со скоростью коммуникации, с успехами техники передвижения, с возможностью мгновенной передачи мыслей и их одновременного обдумывания на всей планете.

Условие усиления связей сейчас активно выполняется. Пример тома — Организация Объединенных Наций.

Условие преобладания геологической роли человека также выполнено, хотя именно ее преобладание вызвало тяжелые экологические следствия.

Условие о выходе человека в космос также частично выполнено. Работа в этом направлении ведется учеными всей планеты.

Условие об открытии новых источников энергии выполнено, но, к сожалению, с трагическими следствиями. Ядерная энергия давно усвоена как в мирных, так и в военных целях. Человечество, а точнее политики, не готово ограничиться мирными целями, ядерная сила используется прежде всего как военное средство. Но и мирное использование часто ведет к трагедии, как это было, например, в Чернобыле.

Условие равенства людей всех рас и религий сейчас достигается, и трудно сказать, когда в конце концов можно будет считать ее выполненной.

Условие увеличения роли народные массы выполнены во всех странах с парламентерской формой правления.

Тяжело говорить об условии свободы научной мысли в стране, где еще совсем недавно наука была под гнетом тоталитаризма. Сейчас такое давление отсутствующее, но через тяжелое экономическое положение в украинской науке много ученых вынуждены зарабатывать себе на жизнь ненаучной работой, некоторые выезжают за границу. Но для поддержания украинской науки созданные фонды, такие, например, как фонд Сороса.

Тяжело говорить также об условии продуманной системы народного образования в стране, которая стоит на пороге голода и бедности. Но В.И. Вернадский предупреждал, что процесс перехода биосферы в ноосферу не может происходить постепенно и единонаправленно, что на этом пути временные отступления неминуемые. Итак, ситуацию, которая сложилась сейчас в Украине, можно рассматривать как временное явление.

Условие об умном преобразовании первоначальной природы Земли нельзя считать выполненной, ведь современное политическое руководство ориентируется в основном на решение экономических проблем.

Условие исключения войн из жизни общества В.И. Вернадский считал очень важной для создания и существования биосферы. Но она не выполнена и пока еще не ясно, будет ли она когда-то выполненной. Мировое сообщество старается не допустить мировой войны, но локальные войны все еще забирают жизни многих людей.

Итак, процесс образования ноосферы постепенный и, наверное, некогда нельзя будет точно указать год или даже десятилетие, из которого переход биосферы к ноосфере можно будет считать завершенным.

ВЫВОДЫ

Академик Александрова писал, что анализ состояния современного естественного мира свидетельствует о том, что причиной отсутствия гармонии в равноправных отношениях человека и природы есть еще до сих пор не преодоленные процессы отчуждения человека от природы. Другая причина — это политика покорения природы, которая приводит к появлению косвенных влияний антропогенно измененной природы на человека. При этом косвенные влияния, как правило, несут только неблагоприятные следствия своего влияния на природу и особенно на человека. Эти обстоятельства, к сожалению, не учитываются современной наукой, которая в конечном результате сдерживает наше продвижение на пути к объединению человека с природой.

Сам Вернадский, отмечая нежелательные, разрушительные следствия хозяйствования человека на Земле, считал их временными. Он верил в человеческий ум, гуманизм научной деятельности, победу добра и красоты. Ноосферу нужно принимать как символ веры, как идеал умного человеческого вмешательства в биосферные процессы под влиянием научных достижений.

Для выполнения всех условий, которые В.И. Вернадский считал необходимыми для входа к ноосфере, необходимая стабилизация экономики Украины и переориентация правительства на решение экологических проблем через употребление системы мероприятий. К системе таких мероприятий должны входить: основы ядерного законодательства, государственное регулирование ядерной и радиационной безопасности, государственные программы минимизации следствий Чернобыльской катастрофы, нормы обращения с радиоактивными отходами и повышение безопасности атомных станций, система социальной защиты населения.

Научно – технический прогресс, развитие сельского хозяйства, увеличение народонаселения на Земле оказывают огромное влияние на природу. Освоение космоса позволило изучать природные ресурсы Земли и влияние деятельности человека. Вредные отходы промышленности, транспорта отрицательно сказываются на живых организмах и загрязняют воздух, воду и почву. Все это, в свою очередь, действует на круговорот веществ и энергии в природе. Для того чтобы всесторонне, с научной точки зрения, изучить все негативные изменения в природе, необходимо знать закономерности жизни на всей планете.

Биосфера и ее границы.

В настоящее время на планете Земля ученые различают несколько геосфер: литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу. Среди всех сфер Земли особое место занимает биосфера, представляющая собой геологическую оболочку, населенную живыми организмами. Живые организмы и окружающая их среда в биосфере тесно связаны и зависимы друг от друга. В целом биосфера – это непрерывно меняющаяся, развивающаяся единая открытая система.

Согласно последним научным данным, существует мнение, что биосфера появилась со времен возникновения планеты Земля. Ученые пришли к выводу, что жизнь на Земле зародилась 3,8 млрд. лет назад. Это мнение впервые поддержал известный ученый, основатель учения о биосфере В.И.Вернадский.

В возникновении биосферы главную роль играют живые организмы. Все закономерности в природе осуществляются благодаря их деятельности. Совокупность всех живых организмов на Земле составляет биомассу планеты.

Учение о биосфере создано известным русским ученым В.И.Вернадским, основоположником новой науки – биохимии, связывающей химию Земли с химией жизни и установившей роль живых организмов (или живого вещества) в преобразовании земной поверхности. В настоящее время ученые всего мира полностью признают учение о биосфере В.И.Вернадского.

Геосфера планеты Земля.

Все океаны, моря (совокупность их называют Мировым океаном), составляющие 70,8 % поверхности Земли, а также озера, реки образуют гидросферу. Глубина океана в среднем 3,8 км, в отдельных впадинах достигает 10960 м (Марианская впадина). Живые организмы во всех слоях гидросферы распределены неравномерно. Самой благоприятной средой для живых организмов считается водная поверхность до 200 м.

Биосфера состоит из нескольких оболочек, населенных живыми организмами – микроорганизмами, грибами, растениями, животными (человеком). Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов. Верхний предел жизни биосферы ограничивается интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей, а нижней – высокой температурой недр (свыше 100ºС). Крайних пределов биосферы достигают только низшие организмы – бактерии и грибы.

Химический состав живых организмов значительно отличается от химического состава атмосферы и литосферы. Химический состав живых организмов сходен с химическим составом гидросферы. В составе гидросферы атомы водорода и кислорода встречаются значительно чаще. В составе живых организмов содержится значительное количество углерода, водорода, кислорода, кальция и азота, более 70 элементов таблицы Менделеева. По словам В.И.Вернадского, живые организмы составляют самую активную часть всей мировой материи. Под влиянием живых организмов осуществляются сложные геохимические процессы в биосфере, происходят различные изменения в слоях земного шара.

Основные свойства живых организмов – это способность воспроизводства – размножения и роста , распространения и образования своей биомассы. Главная планетарная функция организмов – накопление солнечной энергии и использование ее в геохимических процессах биосферы.

В водной среде микроорганизмы размножаются и распространяются очень быстро. Численность некоторых бактерий удваивается каждые 22 мин. В результате жизнедеятельности микроорганизмов биосферы проходят процессы окисления и восстановления химических элементов. Например, можно назвать бактерии, накапливающие азот, фосфор, железо и марганец.

В результате деятельности микроорганизмов, грибов и других организмов разлагаются органические остатки. Поддержание постоянного уровня кислорода в атмосфере напрямую зависит от зеленых растений. Озоновый слой в верхней части тропосферы также возник в результате деятельности живых организмов.

Живые организмы сыграли значительную роль в перемещении атомов с одного места на другое. Благодаря круговороту веществ и энергии живых организмов биосфера способна к саморегуляции. По данным В.И.Вернадского, общая биомасса живых организмов оценивается в 2,4232*10 12 т (в виде сухого вещества). Из них 2,42-10 12 т встречается на суше, а 0,0032-10 12 т – в Мировом океане. Основную часть биомассы на суше составляют растения, т.е. 99,2%, а 0,8% - животные (табл. 11).

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.Биосфера и свойства биомассы планеты Земля
1.1 Биосфера и ее границы
1.2 Геосфера планеты Земля
2.Биомасса поверхности суши и океана
2.1Биомасса почвы
2.2Биомасса Мирового океана
2.3Воздействие человека на биомассу планеты
3.Состав биосферы. Функции живых организмов в биосфере. Возникновение и развитие биосферы.
3.1 Основные функции живого организма
3.2 Возникновение и развитие биосферы
4.Биосфера и научно-технический процесс. Возникновение и развитие ноосферы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Биосфера и свойства биомассы планеты Земля

Научно-технический прогресс, сельское хозяйство, увеличение количества людей на планете Земля – влияют на природу. Освоение просторов космоса человеком помогло изучению природных ресурсов нашей планеты и осознать влияние человеческой деятельности на планету. Вредные отходы промышленности, транспорта негативно сказываются на живых организмах и загрязняют воздух, воду и почву. Это обстоятельство также влияет на круговорот веществ и энергию в природе. Чтобы изучить негативные изменения в природе с различных сторон, нужно обладать знаниями о закономерностях жизни на всей планете.

Биосфера и ее границы

Геосфера планеты Земля

Таблица 1
Биомасса организмов Земли


2.Биомасса поверхности суши и океана

На сухой поверхности биомасса живых организмов постепенно нарастает от полюса к экватору. Нарастает и количество видов растений. Первичная продукция растений экологической системы суши соотносится с годовым приростом. В тундре примерно 500 видов растений, в основном – мхи, лишайники. Тундра богата хвойными и широколиственными лесами. А также можно встретить лесостепи, с произрастающими двумя тысячами растений. Лесостепи переходят в субтропические леса. Там растет свыше трех тысяч видов растений. Во влажных тропических лесах наиболее большая концентрация различных видов растений, свыше восьми тысяч видов. Высота деревьев при этом от 110 до 120 метров. Растения в тропических лесах растут в несколько ярусов. В пустынных и полупустынных районах видовое многообразие растений ограничено. К примеру, в Южном Устюрте произрастает почти 260 видов, а вот в Бетпакдале уже более 930 видов растений. Количество и многообразие видов животных зависят от биомассы растений, и их количество увеличивается от полюсов к экватору. В лесах животные приспособились к обитанию в различных ярусах. Наибольшая плотность жизни достигнута в биогеоценозах. Там виды связаны цепями питания, жизнь и достигает наибольшей плотности. Цепи питания создают сложную сеть передачи химических элементов и энергии от одного звена к другому. В подобных случаях, между организмами происходит жесткая борьба за пространство, пищу, свет, воздух.
Огромное влияние на биомассу суши оказывает именно человек. Под воздействием человека периодически сокращаются площади земли, которые производят биомассу. К примеру, за последние десять тысяч лет на нашей планете, вырублено 2/3 части леса. А 500 миллионов гектаров леса превращено в пустыню.
2.1Биомасса почвы

Всю поверхность суши покрывают своеобразные биогеоценозы почв. Почва – это исторический и природный биогеоценоз, образовавшийся на основе тесной взаимосвязи атмосферы, литосферы и биосферы. Основателем почвоведения является выдающийся русский ученый В.В.Докучаев (1846-1903). По его мнению, в образовании почвенного слоя участвуют множество факторов. К ним относятся горные породы, растительный и животный мир местности, микроорганизмы, климат, рельеф местности и время зарождения. На образование почвы влияют также хозяйственная деятельность человека и воды (грунтовые и подземные).
В процессе образования почвы главную роль играют растения. Почва постоянно пополняется органическими веществами, содержащими в остатках растений. Ежегодно в тропиках на 1 га площади Земли поступает 250 ц растительности.
Если в арктической тундре в почву поступает на 1 га 10 ц листопада, то в пустыне этот показатель не превышает 5-6ц. Толщина почвенного слоя, наряду с особенностями накопления в ней биомассы растений, увеличивается от полюсов к экватору. Плодородие почвы зависит от количества от полюсов к экватору. Плодородие почвы зависит от количества гумуса в ней. В северных широтах толщина перегноя составляет 5-10 см, в черноземных почках – 1-1,5 м. В зависимости от видового состава растений различают своеобразные почвенные биогеоценозы. Почвенные биогеоценозы состоят из корней травянистых кустарниковых, лесных растений и их надземных частей (листья, стебель).
Огромную роль в образовании почвы играют микроорганизмы. На 1м2 площади встречаются миллиарды микроорганизмов (вирусы, бактерии, низшие грибы, одноклеточные водоросли и т.д.). микроорганизмы участвуют в биологическом круговороте и разлагают органические вещества почвы. Некоторые бактерии фиксируют атмосферный азот и повышают плодородие почвы. Некоторые виды мелких животных разрыхляют почву и способствуют газо – и водообмену.
Ч.Дарвин определил, что дождевые черви, встречающиеся на 1 га земли, пропуская через кишечник в среднем 25 т почвы, ежегодно образуют плодородный слой толщиной 0,5см.
На процесс образования почвы влияют климатические факторы (дожди, подземные воды, газообмен). Дождевые воды растворяют минеральные слои в почве. Газообмен в почве также играет огромную роль для живущих в ней организмов. Почва, участвуя в различных биологических процессах, входит в круговорот веществ и энергии биосферы.
Иногда некоторые виды хозяйственной деятельности человека (промышленные отходы, неправильное использование агротехнических методов, неправильное использование минеральных удобрений) оказывают вредное воздействие на почву, что приводит к эрозии почвенного биогеоценоза. В настоящее время свыше 6,5 млрд. жителей земного шара используют продукты с 1,5 млрд. га посевных площадей. А в Казахстане имеется 36 млн. га посевных площадей, из них большая часть подвержена эрозии. Поэтому необходимо бережное отношение к почве, рациональное ее использование и защита от загрязнения.

2.2Биомасса Мирового океана

2.3Воздействие человека на биомассу планеты

Население планеты, а именно люди сильно влияют на биосферу. Масштабы воздействия деятельности человека на природу увеличиваются. Это связанно с увеличением численности людей и ускорением научно – технического процесса.
В процессе природопользования человеком ежегодно перемещается на планете свыше 4 трлн.т вещества, создаются тысячи новых химических соединений. Многие из них не включаются в круговорот веществ, накапливаются в биосфере, вызывая ее загрязнение. Вредные вещества, полученные в результате промышленных выбросов, сокращают уровень солнечной радиации, утончают озоновый слой, образуют кислотные дожди и т.д. над крупными географическими регионами. Человек должен вести свою хозяйственную деятельность согласно природным закономерностям, чтобы она не нарушала круговорот веществ в биосфере и не способствовала сокращению биомассы планеты. Необходимо помнить, что человек, защищая биосферу, защищает себя.
3.Состав биосферы. Функции живых организмов в биосфере. Возникновение и развитие биосферы.

3.1 Основные функции живого организма

Различают пять основных функций живого организма.
Энергетическая функция. Для стабильного существования биосферы и ее развития необходима энергия. Основным источником энергии является Солнце. Зеленые растения в процессе фотосинтеза поглощают солнечные лучи и накапливают в организмах запас органических веществ.
Органические вещества растений используются другими организмами. Накопление солнечной энергии в зеленых растениях обеспечивает все процессы на Земле.
Газовая функция. Перенос газов и переход их из одного состояния в другое осуществляются с участием живых организмов. Газовая функция обеспечивает соотношение газового баланса состава биосферы. Многие газы на Земле появились биогенным путем. В процессе функционирования живых организмов транспортируются кислород, азот, углекислый газ, сероводород, метан и др.
Концентрационная функция. Живые организмы извлекают и накапливают биогенные элементы окружающей среды. В составе живых организмов, в отличие от неживой природы, преобладают легкие атомы водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, кремния, серы. Концентрация этих элементов в живых организмах в сотни, тысячи раз выше, чем окружающей среде. Поэтому наблюдается неоднородный химический состав биосферы.
Окислительно – восстановительная функция. Эта функция проявляется с помощью живых организмов в почве и гидросфере. При окислении веществ живыми организмами образуются оксиды, а некоторые вещества (углеводород, серное железо) восстанавливаются.
Некоторые микроорганизмы участвуют в образовании полезных ископаемых (известняки, бокситы и др.).
Биохимическая функция связана с процессами питания, дыхания, размножения, распада и гниения организмов. Элементы в виде атомов мигрируют с одного места на другое. Иногда в результате деятельности человека наблюдается не характерный для биосферы или оказывающий вредное влияние круговорот веществ. Например, газы, выделяемые промышленностью, транспортом загрязняют атмосферу, кислотные дожди наносят огромный вред природе. Поэтому необходимо придавать особое значение охране природы от таких загрязнений.

3.2 Возникновение и развитие биосферы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Читайте также: