учение о биосфере и ее эволюции

Биосфера

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

Функции живого вещества

Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Учение о биосфере и её эволюции.

Основоположником современного учения о биосфере является выдающийся русский геохимик Владимир Иванович Вернадский (1868 – 1945). Согласно учению Вернадского с момента возникновения жизни на нашей планеты, а это ориентировочно 3,4 – 4 миллиарда лет назад происходил процесс длительного формирования определенного единство живой и костной материи, то есть биосферы (от греческого биос – жизнь, сфера – шар).

Биосфера – это наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых. Согласно Вернадскому жизнь подчиняет себе другие планетарные процессы и определяет химическое состояние наружной коры нашей планеты. Живые организмы существующие, стареющие и умирающие в течение сотен миллионов лет порождают всеобщий планетарный процесс – миграцию химических элементов и движение земных атомов. Живое вещество Вернадский рассматривал в качестве носителя свободной энергии в биосфере.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), всю гидросферу (гидробиосферу) и терробиосферу (поверхность самой суши), а также литосферу (литобиосферу – верхние горизонты твердой земной оболочки). В пределах биосферы выделяют 2 категории слоёв: собственно биосферу, где живое вещество локализовано постоянно (экубиосфера), а также расположенные выше парабиосфера и ниже её метабиосфера. В эти слои живые организмы могут попадать лишь случайно. Общая протяженность эубиосферы по вертикали составляет 12 – 17 км. У некоторых авторов эта протяженность немного другая.

Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является так называемый озоновый экран, озоновый слой.

Озоновый экран (озоносфера) – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенной на разной высоте от поверхности земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию молекул) озона на высоте 22 – 26 км.

Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7 – 8 км, у экватора 17 – 18 км, а максимальная высота присутствия озона это 45 – 50 км. Выше озонового экрана существование жизни без специальной защиты невозможно из – за жесткого ультрафиолетового излучения солнца.

Метабиофера не опускается ниже 10 – 15 км. Нижней границей эубиосферы считаются донные отложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне или подвергавшиеся в прошлом воздействию живых организмов. К биосфере относятся некоторые полезные ископаемые, в частности каменный уголь – продукт фотосинтеза растений в прошлые геологические эпохи. С учетом протяженности всех названных слоев по вертикали общая мощность биосферы оценивается в 33 – 35 км.

Биотические компоненты биосферы включают растения (фитосфера), животных (зоосфера) и микроорганизмы (микробосфера).

Понятие биосферы как сферы обитания живых организмов или сферы занятой жизнью было предложено в 1875 году австрийским ученым Зюссом, позднее Вернадский подошел к биосфере как к планетной среде, в которой распространено живое вещество. Ряд ученых рассматривали биосферу, как совокупность живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Вернадский считал, что живое вещество (в биохимическом понимании) не может быть оторвано от биосферы, функцией которой оно является. Биосфера есть область превращения космической энергии, так как космические излучения, идущие от небесных тел, охватывают биосферу, проникают сквозь всю неё и всё в ней. Согласно Вернадскому биосфера есть планетное явление космического характера.

Биосфера – это биологическая земная оболочка не только охваченная жизнью, но и структурно ею организованна. Биосфера, как планетная система входит в более крупную надсистему земли, обладающую единством взаимодействий земных и космических процессов. Биосфера не хаос разрозненных составляющих, а некоторое единое и связное целое. Термодинамический уровень организованности биосферы выражается наличии двух взаимосвязанных слоев. В верхнем освещенном (фотобиосфера) где существуют фотосинтезирующие организмы и нижнем почвенном (афотобиосфера), где расположена зона подземной жизни.

Биосфера является единственным местом обитания человека и других живых организмов, причем из построений Вернадского и ряда других ученых следует закон незаменимости биосферы.

Биосфера – это единственная система обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

Из этого закона следует, что конечность задачей охраны природы является сохранение биосферы, как естественного и единственного места обитания человеческого общества.

Современные философские концепции сводятся к тому, что процесс взаимодействия общества и биосферы должен быть управляем во взаимных интересах с тем, чтобы неизбежный научно – технический прогресс не привел к деградации биосферы как среды обитания общества. Данный этап эволюции биосферы рассматривают в качестве этапа разумного развития, то есть ноогенеза (от греческого ноос – разум). Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу. Понятие ноосфера введено в 19 веке французским ученым Леруа (Ле Руа) и развита далее Тейар де Шарденом.

Под этим термином они понимали особую оболочку земли, включающую общество с индустрией, языком, хозяйственной деятельностью, религией и всеми иными атрибутами. Ноосфера рассматривалась в качестве некоторого мыслящего пласта, разворачивающего над биосферой вне её.

Вернадский считал, что ноосфера это новое геологическое явление на земле. В ней впервые человек становится мощной геологической силой, но мыслить и действовать человек, как и все живое может только в области распространения жизни, то есть в биосфере с которой он неразрывно связан и из которой не может уйти. Закон ноосферы Вернадского имеет следующую формулировку: Биосфера неизбежно превратится в ноосферу, то есть в сферу где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек – природа. Смысл закона ноосферы видится в том, что люди будут управлять не природой, прежде всего собой (Рей Месс 1992 год).

Источник

Учение о биосфере и её эволюции

Основоположником современного учения о биосфере является выдающийся русский геохимик Владимир Иванович Вернадский (1868 – 1945). Согласно учению Вернадского с момента возникновения жизни на нашей планеты, а это ориентировочно 3,4 – 4 миллиарда лет назад происходил процесс длительного формирования определенного единство живой и костной материи, то есть биосферы (от греческого биос – жизнь, сфера – шар).

Биосфера – это наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых. Согласно Вернадскому жизнь подчиняет себе другие планетарные процессы и определяет химическое состояние наружной коры нашей планеты. Живые организмы существующие, стареющие и умирающие в течение сотен миллионов лет порождают всеобщий планетарный процесс – миграцию химических элементов и движение земных атомов. Живое вещество Вернадский рассматривал в качестве носителя свободной энергии в биосфере.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), всю гидросферу (гидробиосферу) и терробиосферу (поверхность самой суши), а также литосферу (литобиосферу – верхние горизонты твердой земной оболочки). В пределах биосферы выделяют 2 категории слоёв: собственно биосферу, где живое вещество локализовано постоянно (экубиосфера), а также расположенные выше парабиосфера и ниже её метабиосфера. В эти слои живые организмы могут попадать лишь случайно. Общая протяженность эубиосферы по вертикали составляет 12 – 17 км. У некоторых авторов эта протяженность немного другая.

Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является так называемый озоновый экран, озоновый слой.

Озоновый экран (озоносфера) – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенной на разной высоте от поверхности земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию молекул) озона на высоте 22 – 26 км.

Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7 – 8 км, у экватора 17 – 18 км, а максимальная высота присутствия озона это 45 – 50 км. Выше озонового экрана существование жизни без специальной защиты невозможно из – за жесткого ультрафиолетового излучения солнца.

Метабиофера не опускается ниже 10 – 15 км. Нижней границей эубиосферы считаются донные отложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне или подвергавшиеся в прошлом воздействию живых организмов. К биосфере относятся некоторые полезные ископаемые, в частности каменный уголь – продукт фотосинтеза растений в прошлые геологические эпохи. С учетом протяженности всех названных слоев по вертикали общая мощность биосферы оценивается в 33 – 35 км.

Биотические компоненты биосферы включают растения (фитосфера), животных (зоосфера) и микроорганизмы (микробосфера).

Понятие биосферы как сферы обитания живых организмов или сферы занятой жизнью было предложено в 1875 году австрийским ученым Зюссом, позднее Вернадский подошел к биосфере как к планетной среде, в которой распространено живое вещество. Ряд ученых рассматривали биосферу, как совокупность живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Вернадский считал, что живое вещество (в биохимическом понимании) не может быть оторвано от биосферы, функцией которой оно является. Биосфера есть область превращения космической энергии, так как космические излучения, идущие от небесных тел, охватывают биосферу, проникают сквозь всю неё и всё в ней. Согласно Вернадскому биосфера есть планетное явление космического характера.

Биосфера – это биологическая земная оболочка не только охваченная жизнью, но и структурно ею организованна. Биосфера, как планетная система входит в более крупную надсистему земли, обладающую единством взаимодействий земных и космических процессов. Биосфера не хаос разрозненных составляющих, а некоторое единое и связное целое. Термодинамический уровень организованности биосферы выражается наличии двух взаимосвязанных слоев. В верхнем освещенном (фотобиосфера) где существуют фотосинтезирующие организмы и нижнем почвенном (афотобиосфера), где расположена зона подземной жизни.

Биосфера является единственным местом обитания человека и других живых организмов, причем из построений Вернадского и ряда других ученых следует закон незаменимости биосферы.

Биосфера – это единственная система обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

Из этого закона следует, что конечность задачей охраны природы является сохранение биосферы, как естественного и единственного места обитания человеческого общества.

Современные философские концепции сводятся к тому, что процесс взаимодействия общества и биосферы должен быть управляем во взаимных интересах с тем, чтобы неизбежный научно – технический прогресс не привел к деградации биосферы как среды обитания общества. Данный этап эволюции биосферы рассматривают в качестве этапа разумного развития, то есть ноогенеза (от греческого ноос – разум). Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу. Понятие ноосфера введено в 19 веке французским ученым Леруа (Ле Руа) и развита далее Тейар де Шарденом.

Под этим термином они понимали особую оболочку земли, включающую общество с индустрией, языком, хозяйственной деятельностью, религией и всеми иными атрибутами. Ноосфера рассматривалась в качестве некоторого мыслящего пласта, разворачивающего над биосферой вне её.

Вернадский считал, что ноосфера это новое геологическое явление на земле. В ней впервые человек становится мощной геологической силой, но мыслить и действовать человек, как и все живое может только в области распространения жизни, то есть в биосфере с которой он неразрывно связан и из которой не может уйти. Закон ноосферы Вернадского имеет следующую формулировку: Биосфера неизбежно превратится в ноосферу, то есть в сферу где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек – природа. Смысл закона ноосферы видится в том, что люди будут управлять не природой, прежде всего собой (Рей Месс 1992 год).

Источник

Учение о биосфере и ее эволюции

Вещество биосферы состоит по Вернадскому В.И. “из семи глубоко разнородных природных частей”:

1. Совокупность живых организмов (живое вещество);

2. Биогенное вещество, созданное и перерабатываемое жизнью и являющееся источником энергии (каменный уголь, нефть, торф и т.д.);

3. Косное вещество (твердое, жидкое и газообразное. ), “образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует”;

5. “Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Мы здесь имеем дело с химическими элементами сложного изотопного состава, пронизывающими все вещества биосферы и идущими внутрь. ”;

6. Рассеянные атомы, “которые непрерывно создаются из всякого рода земных веществ под влиянием космических излучений”;

7. Вещество космического происхождения.

60.000 м

Парабиосфера 20.000 м

8.848 м Эверест

Педосфера

0 м

-1.000 м

-3.000 м

-10.800 м

Та часть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время, обычно называют современной биосферой, или необиосферой, а древние биосферы относят к былым биосферам, иначе палеобиосферам или метабиосферам. Примерами последних являются скопления органических веществ (залежи угля, нефти, газа и др.) или запасы других веществ, образовавшихся при участии живых организмов (известняки, ракушечники, некоторые руды и др.).

К природным (физико-химическим) условиям, определяющим границы биосферы, относятся следующие:

1. Достаточность количества кислорода и углекислого газа. Известно, что в Гималаях зона зеленой растительности достигает высоты 6200 метров, однако жизнь не заканчивается и выше. Встречены различные виды насекомых (пауки, ногохвостки, некоторые виды клещей), которые питаются заносимыми ветром органическими остатками. Еще выше живые организмы могут попадаться только случайно, и, скорее всего, они там выжить не могут;

2. Количество влаги, обеспечивающее развитие живых организмов. Отмечено, что даже в сухих пустынях Африки, жизнь не ограничена этим условием: под слоем песка встречаются насекомые, которые могут обходиться без атмосферной и почвенной влаги, получая ее только с пищей. Пища же доставляется сюда чаще всего по воздуху;

Однако это касается только условий существования необиосферы. Для палеобиосферы ограничения были несколько другими, поскольку образование озонового слоя шло постепенно, и считается, что он окончательно сформировался только около 600 млн. лет назад. В отсутствии озоновой оболочки живые организмы от ультрафиолетового излечения защищала вода, поэтому границей биосферы была, вероятно, граница гидросферы.

Биосфера включает в себя:

Для живого вещества биосферы характерны следующие свойства:

1. стремление заполнить все пространство (давление по Реймерсу и всеядность по Вернадскому);

2. произвольное перемещение в пространстве;

3. наличие специфических химических соединений;

4. разнообразие форм;

5. высокая скорость протекания химических реакций;

6. высокая скорость обновления живого вещества (за всю историю существования Земли общая масса вещества, прошедших через биосферу, в 12 раз превысила массу Земли).

Для живого вещества биосферы характерны следующие функции:

В живом веществе насчитывается более 2,5 миллионов органических соединений, тогда как в неживом – только около 2 тысяч.

Круговорот веществ в природе приводит к тому, что полная замена происходит:

— для живого вещества за 8 лет;

— для наземных растений за 14 лет;

— для воды в гидросфере за 2800 лет;

— для кислорода в атмосфере за несколько тысяч лет;

— для диоксида углерода за 63 года.

Несмотря на разнообразие живых организмов, в природе существует определенная система питания и соответствующая ей структура взаимодействия организмов между собой, стереотипным образом повторяющаяся в различных географических районах и природных средах. С учетом особенностей ассимиляции (усвоения) вещества и энергии различают определенные категории организмов.

Гетеротрофы извлекают энергию за счет окисления получаемого извне готового органического вещества. Их подразделяют на две большие группы:

— консументы, как бы концентрирующие поток энергии в экосистемах;

Консументы в зависимости от источника питания делят на следующие группы

— фитофаги (растительноядные);

— хищники (плотоядные);

— эврифаги (всеядные).

В природе существуют животные, питающиеся консументами второго порядка, то есть консументы третьего порядка, а также консументы четвертого порядка и так далее, причем некоторые виды животных соответствуют нескольким порядкам. Консументы, начиная со второго порядка и выше, могут быть как хищниками, так и эврифагами.

Различают два вида устойчивости живых систем.

Резкие изменения характеристик окружающей среды, при которых помехи жизнедеятельности организмов выходят за границы допустимого, называют экологическим стрессом.

Каждый организм постоянно находится в прямых или косвенных отношениях с разнообразными компонентами или явлениями окружающей его среды или, иначе, среды обитания, влияющими на состояние и свойства организма. Понятие среда является одним из основных экологических понятий и обозначает часть природы, непосредственно окружающую данные живые организмы, все то, среди чего они живут.

В земных условиях существует четыре типа среды обитания для живых организмов: водная, наземная (воздушная), почвенная, а также тело другого организма, используемое паразитами.

Любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм, хотя бы на одном этапе его индивидуального развития, называют экологическим фактором.

Экологические факторы принято делить на две категории:

С другой стороны, по происхождению и те, и другие бывают как природными, так и антропогенными, то есть прямо или косвенно связанными с деятельностью человека, который не только меняет режимы природных экологических факторов, и создает новые.

Косной природы (абиотические, абиогенные)

Живой природы (биотические, биогенные)

Среди них можно выделить такие формы биотических взаимоотношений как симбиоз (кооперация, межвидовая взаимопомощь, комменсализм, мутуализм), антибиоз (конкуренция, хищничество, паразитизм), нейтрализм.

Некоторые закономерности воздействия экологических факторов на организмы:

1. Закон Рюбеля Э. (1930 г.) компенсации (взаимозаменяемости) факторов: “Отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов могут быть компенсированы другим близким (аналогичным) фактором”. Недостаток света может быть компенсирован обилием углекислого газа, при построении раковин моллюсков недостаток кальция может быть заменен стронцием.

2. Закон Вильямса В.Р. (1949 г.) незаменимости фундаментальных факторов: ”Полное отсутствие в среде фундаментальных экологических факторов (света, воды, биогенов. ) не может быть заменено другими факторами”.

3. Закон Шелфорда В. (1913 г.) толерантности: “Любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний предел устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору”.

Животные и растения вынуждены приспосабливаться к множеству факторов непрерывно изменяющихся условий жизни. Динамичность экологических факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматических, геологических процессов, которые выполняют управляющую роль по отношению к живым организмам. Организмы в процессе эволюции и естественного отбора вырабатывают наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в изменившихся экологических условиях, то есть происходит адапатация организмов к новым условиям.

Генетический уровень обеспечивает адаптацию и сохранение жизнеспособности вида в поколениях на основе свойства генетической изменчивости.

Приспособление к сезонным и годичным природным циклам осуществляется с помощью глубоких изменений обмена веществ.

Быстрые изменения в ответ на кратковременные отклонения

факторов среды осуществляются:

— у животных разнообразными нервными механизмами, ведущими к перемене поведения и быстрой обратимой трансформации обмена веществ;

— у растений примером быстрых изменений служат реакции на смену освещенности.

Важнейший экологический принцип гласит: “Выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями экологических факторов”. Можно добавить, чем более широко распространен вид, тем более он генетически разнообразен.

Адаптация имеет следующие особенности:

— высокая адаптированность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни (закон относительной независимости адаптации);

— каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации; двух идентичных видов не существует (правило экологической индивидуальности, Л.Г. Раменский, 1924 г.);

— вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления к ее колебаниям и изменениям

(правило соответствия условий среды обитания генетической предопределенности организма).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник