Меню

Состав и структура биосферы таблица

Структура биосферы

Образовательные задачи: ознакомить учащихся с понятием “биосфера” как гигантской экологической системы земного шара, рассмотреть структуру биосферы, выявить её функции, выделить границы биосферы, роль живого вещества в биосфере.

Развивающие задачи: продолжить формирование умений выявлять основные компоненты биосферы, умение устанавливать связи между компонентами биосферы, делать выводы.

Воспитательные задачи: продолжить патриотическое воспитание на примере жизни и деятельности В.И. Вернадского, прививать учащимся бережное отношение к природе, раскрывать мероприятия правительства нашей страны по защите природной среды.

Оборудование: портрет В.И. Вернадского, таблица “Строение биосферы”, карта “Животный мир Земли”.

1. Организационный момент.

— подготовка к работе;

2. Мотивация учебной деятельности.

— сообщение темы, цели занятия.

Взаимоотношения организма и среды всегда представляли научный интерес, и актуальны и в наше время.

3. Изучение нового.

Тема: Структура биосферы.

1. Биосфера, её состав.

2. Структура биосферы.

3. Границы биосферы.

4. Роль живого вещества.

5. Сообщение домашнего задания.

6. Подведение итогов урока.

— Оценить степень реализации поставленных целей.

— Оценить работу учеников.

7. Закрепление изученного материала. Тестирование.

1. Каждый живущий организм связан с окружающей средой потоками вещества и энергии, проходящими через его тело. Потребляя и выделяя вещество и энергию, живые организмы влияют на среду своего обитания. Результаты жизнедеятельности каждого отдельного существа могут быть невелики и малозаметны. Но все вместе они сливаются в мощную силу, преобразующую земную поверхность. Представление о том, что живые существа нашей планеты взаимодействуют с внешней средой и изменяют её, возникло давно на основе наблюдений природных явлений.

Сам термин “биосфера” предложил в 1875 году австрийский геолог Эдвард Зюсс, изучавший геологические оболочки планеты Земля. Однако он не развил представлений о биосфере и не дал термину обоснование.

Создал учение о биосфере русский учёный геохимик, философ, минералог Владимир Иванович Вернадский (1863-1945 гг.).

— Ссообщение учащегося “Биографические сведения о В.И. Вернадском”.

В.И.Вернадским было написано много книг. Первая книга вышла на французском языке “Геохимия” в 1927 году. В нашей стране в 1926 году в Ленинграде опубликована книга “Биосфера”. В 1927 году В.И.Вернадский открывает лабораторию по изучению биогеохимических процессов.

В 1949 году ему была присуждена Государственная премия 1-ой степени в области изучения биохимических процессов.

— Вспомните, когда возникла жизнь на Земле? (3 – 5 млрд. лет назад).

— Какие географические оболочки составляют биосферу?

— Что является ограничивающим фактором для распространения жизни?

(Работа с рисунком учебника на стр. 217).

(Ограничивающим фактором является возможность существования условий для живых организмов).

— Дайте определение понятию “биогеоценоз”. (Совокупность популяций разных видов, населяющих определённую территорию и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот веществ).

— Какие структурные компоненты составляют биогеоценоз? (Продуценты, консументы, редуценты).

— Какими свойствами обладают биогеоценозы? (Целостность, устойчивость, саморегуляция).

— Сравните два понятия “биогеоценоз” и “биосфера”. Какой вывод можно сделать?

Вывод: биосфера представляет собой гигантский биогеоценоз, который существует благодаря тесной взаимосвязи всех его структурных компонентов, представляет собой целостную и устойчивую систему, прошедшую длительный путь исторического развития.

— Каковы же границы биосферы? Покажите на таблице. Она составляет 20–40 км. Сопоставьте толщину биосферы с диаметром Земли – 14 тысяч км, она представляет собой тонкую плёнку.

— Определите ограничивающие факторы, обуславливающие границы жизни в биосфере: верхняя граница биосферы ограничена интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижняя – высокой температурой земных недр (свыше 100 градусов). На высоте 20 км можно обнаружить споры бактерий, а на глубине 3 км в водах – анаэробные бактерии.

— В какой части атмосферы сосредоточена жизнь? — В тропосфере и нижних слоях стратосферы.

— В какой части гидросферы сосредоточена жизнь? – Проникает на всю глубину Мирового океана до глубины 10-11 км.

— В какой части литосферы сосредоточена жизнь? – Проникает до глубин 3 – иногда 7 км.

Живые организмы, преобразуя солнечную энергию, являются мощной силой, влияющей на геологические процессы. Специфическая черта биосферы как оболочки Земли – непрерывно происходящий в ней круговорот веществ, регулируемый деятельностью живых организмов. Так как биосфера получает энергию извне – от Солнца, её называют открытой системой.

1) Живое вещество – “совокупность всех живых организмов планеты, в данный момент существующих, численно выраженная в элементарном химическом составе, весе, энергии” (по В.И.Вернадскому).

Это вещество геохимически чрезвычайно активно, т.к. связано с окружающей средой биогенным потоком атомов при осуществлении процессов дыхания, питания, размножения. Благодаря этому потоку почти все химические элементы проходят в общей цепи превращений через биогеохимическое звено. Таким образом, жизнедеятельность организмов – это глубокий и мощный геологический процесс планетарного характера. Миграция химических элементов из организма в среду и обратно не прекращается ни на секунду. Эта миграция была бы невозможной, если бы элементарный химический состав организмов не был близок химическому составу земной коры.

В.И.Вернадский писал: “Организм имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему”.

Благодаря зелёным хлорофиллоносным растениям, осуществляется процесс фотосинтеза, в биосфере создаются сложные по строению молекулы с большими запасами заключённой в них энергии. Без живого вещества работа солнечного луча сводилась бы лишь к перемещению газообразных, жидких и твёрдых тел по поверхности планеты и к временному их нагреванию. Живое вещество выступает в качестве аккумулятора и уникального трансформатора связанной лучистой энергии Солнца. Улавливание солнечной энергии осуществляется преимущественно растительным миром. Но в удержании и преобразовании её по земной поверхности, а также перенос из внешнего в более глубокие слои планеты принимает участие всё живое вещество. Этот процесс осуществляется благодаря размножению и последующему росту организмов. Скорость размножения их (по В.И.Вернадскому) “это скорость передачи в биосфере геохимической энергии”. Элементарной и структурной единицей биосферы является биогеоценоз. Живое вещество выполняет в биосфере следующие биогеохимические функции:

Растения концентраторы – осока и хвощ – накопление кремния в тканях, капуста и щавель – источники йода и кальция.

Животные концентраторы – в скелете и мышцах океанических рыб – кальций и фосфор; в раковинах моллюсков – кальций. Организмы накопители на длительное время приостанавливают миграцию ряда элементов, выводят их из цикла обращения, обедняют живое вещество.

Вывод: живые организмы, обитающие на Земле, представляют собой сложную систему преобразования энергии солнечных лучей в энергию геохимических процессов.

Живые организмы, регулируя круговорот веществ, служат мощным фактором, преобразующим поверхность нашей планеты.

2) Биогенное вещество – оно создаётся в процессе жизнедеятельности организмов (природный газ, нефть, сапропель, каменный и бурый уголь, торф, мел, известняк, горючие сланцы, руды железа и марганца).

3) Косное вещество – оно формируется без участия живых организмов (результаты движения земной коры, деятельность вулканов, метеориты).

4) Биокосное вещество – оно представляет собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (почва).

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и в приповерхностном слое океана.

Биомасса живых организмов суши представлена на 99,2% — зелёными растениями, и на 0,8 % животными и микроорганизмами. Биомасса океана такова: на долю растений приходится 6,3 %, на долю животных – 93,7 %. Величина биомассы для всей планеты составляет 3 – 1012 тонн, при этом на долю растений приходится 95 %, на долю животных — 5 %. В целом биомасса составляет лишь 0,01% массы всей биосферы.

По массе доля живого вещества составляет 0,01 – 0,02 % от массы косного вещества.

Работа с учебником: прочитайте текст на стр. 219. Ответьте на вопрос: Какой вклад в биомассу вносят растения, и какой – животные?

— Перечислите уровни организации живой материи и дайте им краткую характеристику. Уровни организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеноценотический, биосферный.

4. Домашнее задание: прочитать пар. 46, отвечать устно на вопросы в конце параграфа. Подготовить сообщения: о круговороте воды, круговороте углерода, круговороте азота, круговороте серы, круговороте фосфора.

5. Подведение итогов урока, оценивание ответов.

Учение о биосфере является важным достижением человечества. Впервые живая природа была взята в целом и рассмотрена со сторон суммарного значения и эффекта, производимого ею на окружающую среду. Биосфера – обще планетарная оболочка, состав, структура, энергетика которой обусловлена прошлой и современной деятельностью живого вещества. Живое вещество биосферы, выполняя геохимические функции (газовую, концентрационную, энергетическую, окислительно-восстановительную), создаёт и поддерживает компоненты биосферы.

Выберите из предложенных суждений те, которые вы считаете правильными:

  1. Биосфера – это совокупность всех биогеоценозов.
  2. Биосфера – это открытая система.
  3. Живое вещество в биосфере выполняет биогеохимические и концентрационные функции.
  4. Высший уровень организации жизни на Земле – биогеоценотический.
  5. Нижняя граница обитания живых существ проходит в литосфере на глубине 2–3 км.
  6. Живые организмы, регулируя круговорот веществ, служат мощным геологическим фактором, преобразующим поверхность нашей планеты.
  7. Весь кислород атмосферы образован в результате жизнедеятельности автотрофных организмов.
  1. С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров. Общая биология. Учебное пособие для средних специальных учебных заведений. – М., Высшая школа, 1986 г., стр. 224-227.
  2. С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров, Н.И.Сонин. Биология. Общие закономерности. 9 класс. Учеб. для общеобр. учреждений – М., Дрофа, 2003, стр. 216-221.
  3. Найджен Грин, Уилф Стаут, Денни с Тейлор. Биология в трёх томах, под редакцией Р. Сопера. Издательство “Мир”, 1993 г., том 2, стр. 79-81.
  4. В.Н.Гутина. Ещё раз об учении В.И.Вернадского. Биология в школе. 1997, №3, стр. 13-16.
  5. В.С.Чесноков. Владимир Иванович Вернадский. Биология в школе. 2004, №3, стр. 19-22.

Источник



ЕГЭ для VIP

Подготовке к ЕГЭ

  • Математика
  • Физика
  • Русский
  • История
  • Общество
  • География
  • Биология
  • Химия
  • Информатика
  • Литература
  • Английский

Учение о биосфере

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
Раздел 8. Экология и учение о биосфере. Глава 8.4. Учение о биосфере.

8.4. Учение о биосфере

8.4.1. Геосферы Земли

Возраст планеты Земля составляет около 4,6 млрд лет. В течение этого времени на Земле происходили процессы превращения и перемещения материи, в результате чего земной шар расчленился на ряд оболочек, или геологических сфер (геосфер). Выделяют различные сферы Земли:

  • Атмосфера (греч. atmos — пар) — воздушная оболочка Земли.
  • Гидросфера (греч. hydor — вода) — водная оболочка Земли.
  • Литосфера (греч. lithos — камень) — твёрдая оболочка земного шара.
  • Биосфера (греч. bios — жизнь) — оболочка Земли, преобразованная живыми организмами.
  • Ноосфера (греч. noos — разум) — оболочка Земли, преобразованная деятельностью человека.
Читайте также:  Анализ товарооборота торгового предприятия таблица

Слои Земли имеют разный химический состав, что объясняют дифференциацией первичного вещества планеты. В ходе формирования планеты более тяжёлые элементы (железо, никель и др.) «тонули» и образовали ядро, а относительно лёгкие (кремний, алюминий и др.) «всплывали» и сформировали земную кору. Одновременно из расплава выделялись газы, образовавшие атмосферу, и пары воды, которые сформировали гидросферу. В результате на Земле сложились условия, благоприятные для развития жизни. Живые организмы сформировали особую оболочку — биосферу. С возникновением человека биосфера вступает в новую стадию развития — ноосферу.

8.4.2. Структура биосферы

Биосфера (от греч. bios — жизнь и sphaira — шар) — оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов.

Термин биосфера впервые применил Э. Зюсс (1875), понимавший её как тонкую плёнку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую лик Земли. Однако заслуга создания целостного учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому, так как именно он развил представление о живом веществе как огромной геологической (биогеохимической) силе, преобразующей свою среду обитания.

Границы биосферы. Биосфера имеет определённые границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Границы биосферы в большой степени условны. Обычно считают, что верхняя граница биосферы находится на высоте 22-24 км от поверхности Земли, где образуется озоновый экран. Здесь свободный кислород под влиянием солнечной радиации превращается в озон (О, -> 03), который образует экран и отражает губительные для живых организмов космические излучения и частично ультрафиолетовые лучи. Нижняя граница биосферы проходит по литосфере на глубине 3—4 км, а по гидросфере — по дну Мирового океана, местами на глубине свыше И км. Более широкое распространение живых организмов ограничено лимитирующими факторами. Так, проникновению вверх препятствует космическое излучение, а проникновению вглубь — высокая температура земных недр.

Вещество биосферы. В. И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере ряд типов веществ (табл. 8.23).

Таблица 8.23. Типы веществ биосферы

Типы веществ биосферы

Распределение жизни в биосфере. Масса живого вещества составляет лишь 0,01 % от массы всей биосферы. Тем не менее живое вещество биосферы — это главнейший её компонент.

Важнейшим свойством живого вещества является способность к воспроизводству и распространению по планете. Живое вещество распространено в биосфере неравномерно: пространства, густо заселённые организмами, чередуются с менее заселёнными территориями.

Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на границе трёх оболочек — атмосферы, литосферы и гидросферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни В. И. Вернадский назвал «плёнками жизни». Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается.

В настоящее время по видовому составу на Земле животные (более 2,0 млн видов) преобладают над растениями (0,5 млн). В то же время запасы фитомассы составляют 99% запасов живой биомассы Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличиваются от полюсов к экватору.

8.4.3. Функции живого вещества

Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. Выделяют следующие основные геохимические функции живого вещества (табл. 8.24).

Таблица 8.24. Геохимические функции живого вещества

Геохимические функции живого вещества

8.4.4. Круговорот веществ и поток энергии в биосфере

Биосфера — открытая система. Её существование невозможно без поступления энергии извне. Основная доля приходится на энергию Солнца. В отличие от количества солнечной энергии, количество атомов вещества на Земле ограничено. Круговорот веществ обеспечивает неисчерпаемость отдельных атомов химических элементов. При отсутствии круговорота за короткое время был бы исчерпан, например, основной «строительный материал» живого — углерод.

Биосфера Земли характеризуется определённым образом сложившимся круговоротом веществ и потоком энергии. Круговорот веществ — многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном потоке солнечной энергии.

В зависимости от движущей силы, с определённой долей условности, внутри круговорота веществ можно выделить геологический, биологический и антропогенный круговороты. До возникновения человека на Земле осуществлялись только первые два.

Геологический круговорот — круговорот веществ, движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные геологические процессы. Геологический круговорот веществ осуществляется без участия живых организмов.

Биологический круговорот — круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов. С появлением человека возник антропогенный круговорот, или обмен, веществ.

Антропогенный круговорот (обмен) — круговорот (обмен) веществ, движущей силой которого является деятельность человека. В нём можно выделить две составляющие: биологическую, связанную с функционированием человека как живого организма, и техническую, связанную с хозяйственной деятельностью людей (техногенный круговорот (обмен)).

В отличие от геологического и биологического круговоротов веществ, антропогенный круговорот веществ в большинстве случаев является незамкнутым. Поэтому часто говорят не об антропогенном круговороте, а об антропогенном обмене веществ. Незамкнутость антропогенного круговорота веществ приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды. Именно они и являются основной причиной всех экологических проблем человечества.

Рассмотрим круговороты наиболее значимых для живых организмов веществ и элементов (рис. 8.19-8.22).

Круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу относится к большому геологическому круговороту. Вода испаряется с поверхности Мирового океана и либо переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стоков, либо выпадает в виде осадков на поверхность океана. В круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды. Круговорот воды в целом играет

основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учётом транспирации воды растениями и поглощения её в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет.

Круговорот воды в биосфере

Рис. 8.19. Круговорот воды в биосфере

Круговорот углерода. Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуценты минерализуют органические вещества и возвращают углерод в атмосферу в виде углекислого газа. В Мировом океане круговорот углерода усложнён тем, что часть углерода, содержащегося в мёртвых организмах, опускается на дно и накапливается в осадочных породах. Эта часть углерода выключается из биологического круговорота и поступает в геологический круговорот веществ.

Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500 млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот углерода (сжигание угля, нефти, газа, дегумификация) приводит к возрастанию содержания СО2 в атмосфере и развитию парникового эффекта.

Круговорот углерода в биосфере

Рис. 8.20. Круговорот углерода в биосфере

Скорость круговорота СО2, то есть время, за которое весь углекислый газ атмосферы проходит через живое вещество, составляет около 300 лет.

Круговорот кислорода. Главным образом круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами. В основном свободный кислород (02) поступает в атмосферу в результате фотосинтеза зелёных растений, а потребляется в процессе дыхания животными, растениями и микроорганизмами и при минерализации органических остатков. Незначительное количество кислорода образуется из воды и озона под воздействием ультрафиолетовой радиации. Большое количество кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при извержении вулканов и т.д. Основная доля кислорода продуцируется растениями суши — почти 3/4, остальная часть — фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Скорость круговорота — около 2 тыс. лет.

Установлено, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23 % кислорода, который образуется в процессе фотосинтеза, и эта цифра постоянно возрастает.

Круговорот кислорода в биосфере

Рис.8.21. Круговорот кислорода в биосфере

Круговорот азота. Запас азота (N2) в атмосфере огромен — 78 % от её объёма. Однако растения поглощать свободный азот не могут, только в связанной форме, в основном в виде NH4 + или NО3 — . Свободный азот из атмосферы связывают азотфиксирующие бактерии и переводят его в доступные растениям формы. В растениях азот закрепляется в органическом веществе (в белках, нуклеиновых кислотах и пр.) и передаётся по цепям питания. После отмирания живых организмов редуценты минерализуют органические вещества и превращают их в аммонийные соединения, нитраты, нитриты, а также в свободный азот, который возвращается в атмосферу.

Нитраты и нитриты хорошо растворимы в воде и могут мигрировать в подземные воды и растения и передаваться по пищевым цепям. Если их количество излишне велико (такое часто наблюдается при неправильном применении азотных удобрений), то происходит загрязнение вод и продуктов питания, что вызывает заболевания человека.

Круговорот азота в биосфере

Рис.8.22. Круговорот азота в биосфере

8.4.5. Биологическое разнообразие

Биосфера — система, характеризующаяся большим разнообразием. Это свойство обусловлено следующими причинами: разными средами жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной, организменной); разнообразием природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биотическим и другим свойствам; наличием регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); биологическим разнообразием живых организмов.

В настоящее время описано более 2,5 млн видов. Однако реальное число видов на Земле в несколько раз больше, чем описано.

Не учтены многие насекомые и микроорганизмы, особенно в тропических лесах, глубинных частях океанов и в других малоосвоенных местообитаниях. Кроме того, современный видовой состав — это лишь небольшая часть видового разнообразия, которое принимало участие в процессах биосферы за период её существования. Каждый вид имеет определённую продолжительность жизни (10—30 млн лет), поэтому число видов, принимавших участие в эволюции биосферы, исчисляется сотнями миллионов. Считается, что к настоящему времени арену биосферы оставили более 95 % видов.

Разнообразие обеспечивает возможность дублирования, подстраховки, замены одних звеньев другими, степень сложности и прочности пищевых и других связей. Поэтому разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы ев целом.

К сожалению, практически вся без исключения деятельность человека подчинена упрощению экосистем любого ранга. Сюда следует отнести и уничтожение отдельных видов или резкое уменьшение их численности, и создание агроценозов на месте сложных природных систем. Например, полностью исчезли с лица земли степи как тип экосистем и ландшафтов, резко уменьшились площади лесов (до появления человека они занимали примерно 70% суши, а сейчас — не более 20%). Идёт дальнейшее, невиданное по масштабам уничтожение лесных экосистем, особенно наиболее ценных и сложных тропических, спрямление русел рек, создание промышленных районов и т. п.

Читайте также:  288 тираж золотой подковы тиражная таблица

Простые экосистемы с малым разнообразием удобны для эксплуатации, они позволяют в короткое время получить значительный объём нужной продукции (например, с сельскохозяйственных полей), но за это приходится рассчитываться снижением устойчивости экосистем, их распадом и деградацией среды.

8.4.6. Ноосфера

Качественно новый этап развития биосферы наступил в современную эпоху, когда деятельность человека, преобразующая поверхность Земли, по своим масштабам стала соизмеримой с геологическими процессами. Как отмечал В. И. Вернадский, биогеохимическая роль человека за последнее столетие стала значительно превосходить роль других, даже наиболее активных в биогеохимическом отношении организмов. При этом использование природных ресурсов происходит без учёта закономерностей развития и механизмов функционирования биосферы. В результате хозяйственной деятельности из биотического круговорота изымаются или существенно преобразуются большие территории (сведение и насаждение лесов, осушение болот, строительство городов, дорог, плотин, распашка целинных земель, создание водохранилищ и т.д.). Добыча полезных ископаемых, сжигание огромного количества топлива, создание новых, не существовавших ранее в биосфере веществ интенсифицируют круговорот веществ, изменяют состав и структуру слагающих его компонентов. Антропогенные воздействия на биосферу, принявшие глобальный характер (на Земле не осталось ни одного участка суши или моря, где нельзя было бы обнаружить следов деятельности человека), ставят под угрозу устойчивость биосферы.

В 1944 г. В. И. Вернадский развил представление о переходе биосферы в ноосферу, то есть в такое её состояние, когда развитие биосферы будет управляться разумом человека. Сам термин ноосфера предложен Э. Леруа (1927) и П. Тейяром де Шарденом (1930).

Ноосфера — сфера разума, высшая стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором её развития.

По убеждению В. И. Вернадского, биосфера вступает в новую стадию своего развития — стадию ноосферы. На этой стадии человек разумный выступает как геохимическая сила невиданного масштаба. Особенность этой силы — её разумность.

Кроме термина ноосфера, часто употребляют такие термины, как антропосфера, техносфера и др.

Антропосфера — сфера Земли, где живёт и куда временно проникает (с помощью спутников и т.п.) человечество. Термин антропосфера употребляют для характеристики пространственного положения человечества и его хозяйственной деятельности.

Техносфера — часть биосферы (со временем, по-видимому, вся биосфера), преобразованная технической деятельностью человека. Термин техносфера используют, когда хотят подчеркнуть вещественную сторону отношений «человек — природа», а также то, что на настоящем этапе хозяйственная деятельность людей не настолько разумна, чтобы говорить о ноосфере.

Надо отметить, что единства в терминологии по данному вопросу нет. Термин ноосфера является самым общим, а другие используют, когда хотят акцентировать тот или иной аспект.

Можно выделить ряд основных признаков превращения биосферы в ноосферу:

  1. Возрастание количества механически извлекаемого материала земной коры (рост разработки месторождений полезных ископаемых). Геохимическая деятельность человека становится сравнимой по масштабам с биологическими и геологическими процессами. В геологическом круговороте резко возрастает звено денудации.
  2. Массовое потребление (сжигание) продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох (нефти, газа, каменного угля и пр.). Следствием является усиление парникового эффекта и глобальное потепление климата.
  3. Рассеивание энергии, в отличие от её накопления в биосфере до по -явления человека. Основным следствием является энергетическое загрязнение биосферы.
  4. Образование в больших количествах веществ, ранее в биосфере отсутствовавших (чистые металлы, пластмассы и др.). В результате наблюдается химическое загрязнение биосферы — её металлизация, загрязнение промышленными и другими отходами и т. д.
  5. Создание, хотя и в ничтожно малых количествах, трансурановых химических элементов (плутония и др.). Освоение ядерной энергии за счёт деления тяжёлых ядер и (в обозримом будущем) термоядерной энергии за счёт синтеза лёгких ядер. Возникает опасность теплового загрязнения биосферы и загрязнения радиоактивными отходами ядерной энергетики.
  6. Расширение границ ноосферы за пределы Земли в связи с научно-техническим прогрессом. Возникновение космонавтики обеспечило выход человека за пределы родной планеты. Ноосфера в будущем займёт большее пространство, чем биосфера до появления человека. Создаётся принципиальная возможность организации искусственных биосфер на других планетах.

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
8.4. Учение о биосфере

Источник

Что такое биосфера. Ее границы, структура и функции

Биосфера – место обитания живых существ. Зарождение жизни тесно связано с развитием оболочек земли. Она начала свое формирование около 4 миллиардов лет назад, затем появились первые признаки жизни на нашей планете.

Становление биосферы и ее поэтапное формирование обусловлено влиянием ряда факторов: действием на Землю космической энергии, развитием живых организмов и человечества.

Термин биосфера ввел австрийский ученый Зюсс еще в 19 столетии, он выделил все оболочки Земли, но подробное их описание совершил в 20 ст. отечественный ученый В.И. Вернадский (первый президент Украинской Академии Наук). Он описал границы биосферы, разработал единое учение о биосфере.

Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни

Что такое биосфера

  • Наличие CO2 и кислорода;
  • вода – источник жизни на земле, присутствие, как пресных водоемов, так и соленых;
  • регуляция температуры: отсутствие резких перепадов, сверхвысоких и низких показателей;
  • обеспечение всего живого продуктами питания;

До сих пор нет единого определения. Существует три версии, что такое биосфера:

  1. Общая масса всех живых существ, которые обитают в оболочках земли, является биосферой.
  2. Организмы и места их жизнедеятельности вместе составляют биосферу.
  3. Это следствие продолжительной жизни существ, обитавших задолго до наших дней.

Ученые-геологи считают правильной первую точку зрения, так как другие не имеют теоретического подкрепления.

Биосфера простилается по всей поверхности Земли (горы, поля, реки, моря, океаны) и создает условия для жизнедеятельности всех организмов. Человек также является составляющим звеном.

Границы

Чем определяются границы распространения биосферы?

Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.

Где проходят границы биосферы?

Атмосфера – воздушный слой земного шара, состоит из азота, кислорода, диоксида углерода и др. Она защищает Землю от перегрева, действия космической радиации, ультрафиолета, метеоритов. В составе атмосферы выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу.

Тропосфера (озоновый слой земли) является верхней границей биосферы, находится на высоте 20 км.

Стратосфера – располагается на высоте 50 км над уровнем моря, воздух разжижается, нагревается, увеличивается концентрация озона, условия становятся непригодными для жизни.

Ионосфера – поверхностный слой атмосферы, поддается воздействию космического излучения, поэтому сильно ионизированный.

Литосфера – земная кора, твердый слой, который уходит на глубину 200км. К биосфере относится верхний шар, населенный живыми организмами. Нижняя граница по литосфере достигает 4км, глубина где были найдены бактерии. Опускаясь ниже, температура возрастает, достигая 100 градусов, что несовместимо с существованием живых организмов, происходит денатурация белка, все живое – гибнет.

Гидросфера – совокупность наземных и подземных вод. Это одна из оболочек нашей планеты, которая окружает материки и острова, составляет 70% поверхности земного шара. Нижняя граница биосферы расположена на глубине около 11 км. (в области Тихого океана).

Схема границ биосферы

Схема границ биосферы

Слои биосферы

Эубиосфера – основная прослойка биосфера. 99,9% живых существ постоянно населяют данный слой. Ширина эубиосферы 12-17км.

Парабиосфера, метабиосфера – соответственно верхний и нижний слои бисоферы, куда жизнь попадет случайно, заносится из эубиосферы.

Апобиосфера и абиосфера — самый верхний и самый нижний слои, куда жизнь не может попасть даже случайно.

В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:

  • Аэробиосферу (жизнь осуществляется за счет атмосферной влаги и солнечной энергии, от верхушек деревьев до стратосферы);
  • геобиосферу (организмы населяют почву, поверхность суши, деревья);
  • гидробиосферу (все водные структуры заселенные гидробионтами, исключая подземные воды).

Структура биосферы и ее состав

Живое вещество Вернадский описывал как общее число всех живых организмов населяющих планету в данный период времени.

  • В нем сосредоточено огромное количество энергии;
  • скорость течения реакций в живом организме быстрее, чем в искусственно созданных условиях;
  • составляющие живого вещества стабильны только в жизнеспособном организме;
  • возможность существовать в разных условиях, заполняя все пространство. Это явление Вернадский назвал «всюдностью жизни»;
  • отдельные особи всегда являются частью экосистемы;
  • живое вещество эволюционирует, приобретает новые свойства, адаптируется к изменчивости внешней среды.

Биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живого. В процессе жизни организмы пропускают через себя многократно все составляющие биосферы, так образуются залежи нефти, газа, угля, торфа и др.

Косное вещество – формируется без участия живой материи (небиогенные горные породы, минералы).

Биокосное вещество – создается при взаимодействии живого и неживого (вода, приземная атмосфера, почва).

Структура и состав биосферы

Структура и состав биосферы

Живое вещество распределено не равномерно на просторах земли, ее концентрация увеличивается возле экваториальной плоскости, на полюсах планеты жизни мало.

Скопление живых организмов находятся на границах слоев биосферы: на дне океана – проходит граница между литосферой и гидросферой, в поверхностных водах Мирового океана – рубеж между гидросферой и атмосферой, на границе литосферы и атмосферы находится почва – место обитания микроорганизмов, насекомых, других животных. В этих местах создаются благоприятные условия для существования: высокая концентрация кислорода, доступ к солнечному свету, влага, питательные вещества.

Соотношение видов живых организмов показывает преобладание растительности, она занимает 99% от всего живого, животные – 1%, люди – 0,0002%.

Функции биосферы

Энергетическая – аккумуляция солнечного излучения в процессе фотосинтеза (переход энергии солнечного света с помощью пигментов растений в органические связи) и ее трансформация, с последующим распределением между всеми живыми организмами.

Газообразующая – поддержание стабильного газового состава атмосферы (выделение кислорода, поглощение диоксида углерода).

Концетрационная – сосредотачивают в теле химические вещества, образуя в дальнейшем полезные ископаемые.

Круговорот вещества в биосфере

Растения в процессе роста и развития используют минеральные вещества из почвы, адсорбируют воду с помощью корня, перерабатывают энергию Солнца, образуют органические вещества из неорганических, из атмосферного воздуха листьями поглощается диоксид углерода и выделяется кислород посредством фотосинтеза.

Животные и человек дышат кислородом, используют органические вещества образованные растениями. После смерти, скопление органических веществ растений и животных разлагается под действием микроорганизмов, и переходят в неорганическое состояние.

Процесс преобразования энергии и вещества начинается сначала – это и есть жизненный круговорот.

Источник

Что такое биосфера и какое у неё строение

Биосфера – это оболочка Земли, которая существует более 3,8 млрд лет. В границах этой сферы обитания расположены несколько слоев с разным составом, в которых развиваются все жизненные формы и геологические структуры. Уникальные свойства биосферы создают условия для взаимодействия живых организмов с неорганическими элементами среды их обитания.

Читайте также:  Таблица сложения это состав числа

Содержание

  1. Значение биосферы для нашей планеты
  2. История возникновения понятия
  3. Границы распространения оболочки
  4. Слои и оболочки биосферы
  5. Состав и структурное строение биосферы
  6. Основные функции и свойства
  7. Круговорот вещества в биосфере
  8. Периоды развития биосферы
  9. Обитаемая среда на других планетах

Значение биосферы для нашей планеты

Жизнь на нашей планете многочисленна и разнообразна. Своим существованием она обязана биооболочке, в пределах которой сложились уникальные условия для углеродных форм органики. В рамках глобальной экосистемы биология формирует геологическую среду.

Среди представителей биологических видов есть растения, животные, грибы, микроорганизмы и человек.

Значение биосферы для Земли неоценимо. В этой среде организмы постоянно взаимодействуют с отходами жизнедеятельности, неорганической материей, энергией Солнца. Возникает пищевая цепочка, которая создает ряд условий в пределах оболочки:

  • атмосфера наполняется пригодными для дыхания газами в процессе фотосинтеза (поглощение углекислого газа, выделение кислорода);
  • формируется рельеф планеты (осадочные породы);
  • развивается видовое разнообразие.

Основное значение экосистемы для нашей планеты – непрерывное продолжение жизни, где конец одного жизненного цикла формирует питательную среду для следующего поколения. В органических структурах происходит циклическое накопление, а затем преобразование солнечной энергии. Это биологический круговорот, который создает условия, пригодные для развития растений, животных, других биологических видов.

История возникновения понятия

В середине XVIII в. французский врач Ф. Вик-д’Азир выразил мысль о связи жизни со всей окружающей средой. Впервые концепцию существования единой оболочки, в пределах которой существуют живые организмы или продукты их жизнедеятельности, вывел французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк в начале XVIII в. В середине второй половины XIX в (1875 г.) другой ученый, австрийский геолог Э. Зюсс, ввел в обращение термин «биосфера».

Согласно терминологии Э. Зюсса, биосфера – это «тонкая пленка жизни», окутывающая земную поверхность и определяющая ее облик.

Основоположником и создателем учения о преобразовании планеты живыми организмами был В. И. Вернадский. В начале ХХ в (1926 г.) советский ученый определил активное участие биологических видов в формировании геологических структур планеты. При разработке учения академик не исключал концептуальной связи совокупной экосистемы с теорией панспермии (космического переноса биомассы).

Границы распространения оболочки

Размеры оболочки ограничены зонами, в пределах которых может развиваться органическая жизнь (биомасса). Высота и глубина обитаемой зоны составляют:

  • верхняя граница проходит в тропосфере, на высоте 15-20 км от уровня земной поверхности (ограничивается озоновым слоем на уровне начала стратосферы);
  • нижняя граница углубляется в литосферу, на глубину от 3,5 до 7,5 км;
  • в пределах между земной поверхностью и атмосферой глубина гидросферы доходит до 10 км.

Наибольшая концентрация биомассы на границе тропосферы и литосферы. Ее средний суммарный объем составляет 550 млрд тонн углерода.

Слои и оболочки биосферы

Чтобы понять масштабы обитаемой оболочки Земли, нужно знать, из чего состоит биосфера. Оболочка имеет сферическую форму и полностью окружает планету, создавая тесную связь экосистем. Морфологическая структура биосферы представлена следующими слоями:

  • атмосфера;
  • литосфера;
  • гидросфера.

С биосферой соприкасаются внешние слои, в которые живые организмы попадают только лишь случайным образом. Под литосферой расположена метабиосфера, которая сформирована ранее существовавшими в ней живыми формами, но необитаемая в настоящем. Верхняя часть атмосферы – парабиосфера. В этом пространстве организмы могут существовать условно, не размножаясь и не доживая до естественной гибели.

В глобальном понимании, во всех этих слоях земного пространства происходит или когда-то происходило воздействие живой среды на неживую. Общее название всех оболочек – мегабиосфера. С учетом деятельности человека в околоземном пространстве (космической экспансии), конгломерат слоев называют панбиосферой.

Атмосфера (воздушная оболочка)

Газовая прослойка, в состав которой входят кислород, азот, двуокись углерода, является неотъемлемой частью биосферы. Химические соединения отвечают за дыхательные процессы и переход мертвой органики в минералы, формируют биомассу, участвуют в фотосинтезе. Атмосфера защищена озоном, слой которого защищает живые формы от воздействия губительного УФ излучения.

Литосфера (твердая оболочка)

Один из слоев биосферы – литосфера, которая объединяет земную кору и часть мантии. Жизненные формы распространены только в верхнем слое грунта. Бактерии обнаруживаются на глубине 2-3 м под поверхностью (в отдельных случаях обнаружены микроорганизмы на глубине до 4 км). Почвенный слой сформирован из минеральных и органических останков биомассы. В новом цикле роста жизненные формы получают питание из почвы, затем удобряют ее в течение жизни, а также после гибели.

Гидросфера (водная оболочка)

Гидросфера содержит в себе все водные запасы на планете, включая снеговой и ледяной покровы, водяной пар, донные отложения. Вода, из которой состоит этот слой биосферы – главное условие для существования углеродных форм жизни и растений. Большая часть животной органики поглощает и выделяет энергию именно в воде.

Состав и структурное строение биосферы

Состав биосферы отличается разнообразием веществ. Составные компоненты находятся в состоянии непрерывного движения. В. И. Вернадский классифицировал основные компоненты обитаемой биооболочки, выделив их в 4 группы. Химическая структура глобальной экосистемы включает следующие вещества:

  • Живое вещество. К этой категории относятся флора, фауна, представители микромира, прочие живые организмы. Органика и углеродные формы жизни осуществляют геохимические процессы, формируя облик планеты. Общая масса живого вещества составляет 0,01-0,02 % от совокупной массы неживых веществ.
  • Биогенное вещество. Категория включает все продукты переработки, которые изменяются во время циклов рождения, питания, размножения, смерти, разложения, других функциональных процессов биомассы. Масштабы биогенного вещества соответствуют нефтяным и угольным месторождениям, осадочным породам, другим следам былой жизнедеятельности организмов.
  • Косное вещество. К этому классу относят горные породы, лаву, метеоритные глыбы, образовавшиеся без участия переработки биомассой.

Помимо основных категорий, выделяют радиоактивное вещество, находящееся в процессе деградации и вещество космического происхождения. Учитывая строение биосферы, концентрация веществ неравномерна на разных участках земной поверхности.

Как биосфера связана с другими оболочками планеты?

Биосфера – это обитаемая оболочка на поверхности и частично под поверхностью Земли. Ее связь с другими оболочками заключается во взаимном проникновении и взаимодействии – границы области обитания жизненных форм включают:

  • гидросферу (без подземных вод);
  • верхнюю часть литосферы;
  • нижнюю часть атмосферы.

Вся деятельность организмов сосредоточена в этом небольшом, с космической точки зрения, пространстве.

Жизненные формы напрямую связаны со всеми оболочками, поскольку именно они формируют в них средовые условия.

Основные функции и свойства

Функциями биомассы обусловлены все геологические и биохимические процессы в пределах глобальной экосистемы. Выделяют несколько основных функций биосферы:

    переработка энергии (впитывание или поглощение, трансформация, передача солнечного тепла и света по пищевой цепи);

В течение жизненного цикла и последующего распада органические формы обеспечивают перемещение химических веществ из одной структурной оболочки в другую.

Свойства, необходимые для происхождения и развития жизни

Все свойства биосферы удовлетворяют условиям, при которых возможно возникновение и эволюция живых организмов. К основным факторам, которые поддерживают баланс жизни, относятся:

  • наличие солнечной энергии;
  • присутствие воды;
  • фотосинтез растений;

Эти свойства сохраняют видовое разнообразие и обеспечивают биотический круговорот.

Круговорот вещества в биосфере

Непрерывный процесс эволюции жизни и геологических формаций на нашей планете возникает при переходе (трансформации) химических веществ. Такие условия применимы для биомассы, которая обеспечивает круговорот вещества в биосфере. Биогенная цепочка имеет несколько этапов:

  • потребление и усвоение питательные веществ;
  • возвращение их в среду обитания после пищевой переработки или гибели потребителя;
  • разложение и минерализация органики.

В процессе трансформации химические элементы постоянно связываются и высвобождаются, перемещаясь в горизонтальном и вертикальном направлении по всей обитаемой оболочке.

Биотический круговорот происходит при участии следующих представителей биомассы:

  • продуценты – создатели органики (растения, бактерии);
  • консументы – потребители органики (животные);
  • редуценты – разрушители органики (микроорганизмы, грибы).

Продуценты образуют восходящую ветвь, а консументы и редуценты формируют нисходящую ветвь круговорота. Взаимодействие компонентов биомассы направлено на непрерывное производство и разложение веществ.

Периоды развития биосферы

Следы обитаемой оболочки, окружающей Землю, обнаружены в осадочных породах архейского эона (около 3,5 млрд лет назад). Археологические находки той эпохи свидетельствуют о существовании древнейших органических остатков. Зарождение многогранной жизни на Земле началось с первых представителей биомассы, которыми можно считать:

  • одноклеточные водоросли;
  • простейшие прокариоты.

Простейшие органические формы обрели половое размножение только к концу архея, дав начало эволюционным процессам.

Для эволюции биомассы характерна временная дестабилизация в результате масштабных катастроф (вымирание динозавров) .

Непрерывное возобновление биомассы сформировало видовое разнообразие. Многочисленные животные и растения способствовали расширению биогенного круговорота и формированию геологического облика планеты. В процессе развития биосферы сложился основной принцип биомассы – в бионическом круговороте задействуются только живое и биокосное вещества.

Современное состояние и прогнозируемое будущее

Появление человека не сказывалось на развитии биосферы на ранних этапах. Деятельность человеческих существ и потребляемые ими ресурсы гармонично вписывались в круговорот веществ. С наступлением периода, когда люди научились менять условия среды обитания, равновесие в биосфере нарушилось. Стремление человека приспосабливать обитаемую оболочку под свои нужды постоянно дестабилизирует экосистему.

Негативными факторами для баланса обитаемой оболочки являются:

  • техногенное влияние на животный и растительный мир (вымирание растений, животных);
  • чрезмерное потребление биокосных и косных веществ.

Губительный подход человечества к экологии и условиям потребления ресурсов ведет к разрушению среды обитания жизненных форм. Биосфера не успевает восстанавливать компоненты, необходимые для поддержания жизненных процессов. Положение усугубляют загрязнение атмосферы, парниковые газы.

Биосферные заповедники

Сохранение биосферы – одна из важнейших экологических задач человечества. С этой целью в различных уголках планеты создаются резерваты глобальной экосферы – особо охраняемые природные зоны. Биосферные заповедники призваны решать следующие проблемы:

  • сохранение уникальных растений и животного генофонда при согласованном потреблении ресурсов;
  • мониторинг среды, изучение собранных данных.

Заповедные территории создаются под эгидой ЮНЕСКО. В список всемирного охраняемого наследия внесен 701 заповедник в 124 странах мира.

Обитаемая среда на других планетах

Существование биосферы на других планетах остается в научных сообществах предметом открытых дискуссий. Глобальная экосистема – это уникальный конгломерат, который объединяет следующие параметры:

  • кислородную атмосферу;
  • водную среду;
  • плодородную почву.

Эта совокупность создает условия для существования и развития углеродной формы жизни во всем ее многообразии.

С одной стороны, биосфера присуща только Земле и не обнаружена ни на одной планете или объекте изученного космоса. С другой стороны, наши знания о космосе еще не так обширны, чтобы подтверждать или опровергать наличие обитаемой оболочки на других планетах. Третье мнение, которое высказывается за присутствие такого явления, допускает существование обитаемой оболочки. Гипотетическая биосфера должна иметь другие параметры среды и жизненные формы, основанные на других химических элементах.

Источник

Adblock
detector