Эволюция биосферы.Учение Вернадского о развитии биосферы

14.

Организм рассматривается как целостная система, взаимодействуюющая с внешней средой как биотич, так и абиотич. Популяция. Ее определяют как группу организмов одного вида (внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающую конкретное пространство и функционирующую как часть биотического сообщества. Популяция это совокупность особей одного вида, обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций. Экосистемы - единые природные комплексы, образованные живими организмами и средой обитания, связанными между собой обменом веществ и энергии.Главным предметом исследования при экосистемном подходе в экологии становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой т.е. возникающий биогеохимический круговорот веществ в экосистеме в целом.

15. Общая экология(4 основн. раздел.):

1)Биоэкология состоит из экологий естественных биологических систем: особей, видов (аутоэкология), популяций и сообществ (синэкология) и экологии биоценозов. 2)Геоэкология изуч. биосферные оболочки Земли, в том числе подземную гидросферу, как компоненты окружающей среды, минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных процессов. Включ. в себя изучение ландшафтов, почв, поверхностных и подземных вод, горных пород, воздуха, растительного покрова. 3)Экология человека - комплекс дисциплин, исследующих взаимодействие человека как биологической особи (биоэкология человека) и личности с окружающей его природной, социальной и культурной средами. Здоровье людей связано с экологической обстановкой и образом жизни (медицинская экология), на человека оказывает влияние среда морали, воззрений, традиций и трудно уловимой духовности (экология духа). 4)Прикладная экология представлена комплексом дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеком и природой. Она исследует механизмы техногенных и антропогенных воздействий на экосистемы, формирует экологические критерии и нормативы в промышленности, транспорте и сельском хозяйстве (экология природно-технических геосистем (ПТГС) и селскохозяйственная экология). Для всех направлений главн. явл. изучение – выживания живых существ в окпужающей среде. Изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включ. чел-а как биологич. сущ-во).

*** Значение универсального свойства систем живой природы - эмержентности. Эмержентность – наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а так же сумме других элементов, не объединенных системообразующими связями.

16. Учение о биосфере - Биосфера, согласно учению академика В.И. Вернадского, представляет собой наружную оболочку Земли, включающую все живое вещество и область его распространения (среду обитания). Верхняя граница биосферы — защитный озоновый слой в атмосфере на высоте 20—25 км, выше которого жизнь невозможна ввиду воздействия ультрафиолетового излучения. Нижней границей биосферы являются: литосфера до глубины 3—5 км и гидросфера до глубины 11—12 км

Важнейшими компонентами биосферы являются:

• живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);

• биогенное вещество органического происхождения (уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк и др.);

• косное вещество (горные породы неорганического происхождения);

• биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами).

Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воз-душная, почвенная, организменная);

18. Закон биогенной миграции атомов В.И.Вернадского -Закон биогенной миграции атомов В.И.Вернадского - в экологии - закон, согласно которому миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется

- или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция);

- или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом.

19. Основные свойства биосферы. Централизованный характер системы,централизованный звено которой живые живые организмы.

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.

Биосфера - централизованная система.

Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество).

Биосфера - открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии из вне.

Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

21-22. Способ саморегуляции. Принцип Ле- Шателье-Брауна-один из механизмов,обеспечивающих гомеостаз биосферы. Разнообразие биосферы-основное условие ее устойчивости.Непрерывность процессов в биосфере и ее потенциалах.

Все системы, с которыми приходится иметь дело агроэкологии, негэнтропийны, упорядочены таким образом, что, по известному меткому выражению Ю. Одума, как бы "откачивают из сообщества неупорядоченность". Это происходит до тех пор и постольку, поскольку действует принцип Ле Шателье - Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Поскольку в биосфере механизм осуществления принципа Ле Шателье - Брауна основывается на функционировании систем живого, оно, это функционирование, как постулировал В.И. Вернадский, служит основным регулятором общеземных процессов. Действие принципа Ле Шателье - Брауна в рамках биосферы в наши дни глубоко нарушено. Если в конце прошлого века еще происходило увеличение биологической продуктивности и биомассы в ответ на возрастание концентрации углекислого газа в атмосфере, то с начала нашего века это явление не обнаруживается. Наоборот, биота выбрасывает углекислый газ, а биомасса её автоматически снижается. Поскольку биосфера имеет лишь одно устойчивое состояние, единственным способом восстановить действие принципа Ле Шателье - Брауна будет сокращение площадей антропогенно измененных земель.

23. Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

малый круговорот веществ в природе в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.

Этот круговорот для жизни биосферы — главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.

Биогеохимические циклы.
Наверное, все слышали о круговороте веществ в природе, то есть о системе биохимических циклов Земли. Она представлена на рисункеОсновной цикл - это цикл углерода. Цифрами показано распределение вещества по Земле Все величины даны в 1018 г. Двуокись углерода СО2, например, распределена между атмосферой и океаном. Кислород - преимущественно газообразный в атмосфере, хотя входит в состав многих веществ. Сера распределена между океаном и земными породами. Основной углеродный цикл очень простой, вы его уже знаете. В процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды образуется углеводы (глюкозы, например) и кислород. Потом происходит деструкция - обратная реакция, разрушение органических веществ, когда в результате окисления питательных веществ в организме образуется вода и двуокись углерода. Причем при фотосинтезе энергия света затрачивается на образования углеводов, а при деструкции эта энергия выделяется и организм использует ее для своих нужд. Это и есть цикл углерода. Если посмотреть на схему, то можно увидеть, что он незамкнутый. Углерод все время изымается, с частью живых организмов уходит в осадочные породы, при этом кислород остается в избытке. Если его не убирать, то его станет очень много, может остановиться углеродный цикл.

24. Биохимические циклы

"КИСЛОРОДА": основной постащик кислорода на землезеленые растения.

Главный потребитель: Животные, почвенные организмы,человек и растения.

Скорость круговорота кислорода = 2 тыс.лет. - именно за это время,

весь кислород атмосферы проходит через живое вещество.

"АЗОТ": охватывает все области босферы.Поглощение его расениями ограниченно,

т.к. они усваивают азот только в форме его соединении с водородом и кислородом.

Азот возвращается в атмосферу вновь с выделениеми при гниении газами.

"УГЛЕРОД": в круговороте прослеживается трофическая цепь:

Продуценты,Консументы,Редуценты. Скорость оборота СО2 = 300 лет

(полная его замена в атмосфере). Главный резервуар углерода - ЛЕСА

(содержат 500 млрд. т. СО2)

Эволюция биосферы.Учение Вернадского о развитии биосферы.

История возникновения и эволюции биосферы - это, по сути, история развития органического мира на Земле. С возникновением живых существ началось изменение ими окружающей среды. Появление зеленых растений (см. Растения и биосфера) привело к уменьшению количества углекислого газа в атмосфере и обогащению ее кислородом. Это было началом формирования биосферы. Развитие биосферы шло вместе с эволюцией органического мира - расширялись ее границы, ускорялась биогенная миграция атомов, изменялся состав ее компонентов.

Эволюция живого вещества выражается в изменении и усложнении организации живых форм, уменьшении их прямой зависимости от среды обитания, в усовершенствовании способов ориентации и передвижения в пространстве и т.д.

В.И. Вернадский, основываясь на идеях физики о неразделимости пространства и времени в природных явлениях, объяснил прогрессивную направленность биологической эволюции и определил основные черты земного пространства - времени. Это ограниченность пространства (тело планеты) и безграничность времени. При такой объективной заданности условий эволюция живого вещества определяется пространством как минимальной ограничительной величиной и неизбежно направлена в сторону прогрессивного развития, т.е. приобретения свойств, позволяющих максимально использовать это ограниченное земное пространство. Поэтому, например, эволюция зеленых растений выразилась не только в переходе от споровых к цветковым, но и в том, что гладкоствольные формы растений заменялись ширококронными - увеличивалась площадь улавливания солнечных лучей. Площадь крон всех зеленых растений нашей планеты сравнима с площадью Юпитера - самой крупной планеты Солнечной системы. Животные осваивали пространство путем приспособления к передвижению в различных физических средах и путем совершенствования органов чувств, нервной системы, функций высшей нервной деятельности. Это выразилось в эволюции нервной системы животных от простейших ощущении к сложным инстинктам и мышлению. Умственное развитие современного человека достигло высокого уровня, что может привести к новой форме "растекания" жизни, преодолению ограниченности земного пространства.

26. Биоразнообразие биосферы - совокупность взаимодействия таких факторов, как аллогенные(внешние)

факторы - геологические и климатические, автогенные(внутрение) факторы - процессы,

обусловленные толькоживым компонентом.

Основа устойчивости биосферы(экосферы) - разнообразие составляющих ее экосистем.

В науке извесины две основные концепции взаимодейстия биоты.И окружающей ее среды.

1) Первая концепция(трдиционная) - окружающая среда пригодна для жизни,

в силу уникальных условии на поверхности Земли;изменение окруж. среды под воздействием человека -

определенный этап естественного эволюционного процесса.

2) Вторая концепция- основная роль отводится биотической регуляций окруж. среды.

Главное свойство, это способность видов к поддерживанию тех условии оруж.среды,

которые пригодны для существования биоты на любом экосистемном уровне.

Биотическая регуляция окруж. среды - механизм управления окруж.средой,

основанный на отобраных, в процессе эволюции видов, содержащих необходимую для управления средой

геннетическую информацию.