Билет №19 биосфера как наружная оболочка земли

Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населённая организмами, составляющими живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды.

Вернадский предполагал, что в глубоких областях Земли имеются устойчивые равновесные системы: ядро и мантия, а между ними – земная кора.

Геосферы – установленные эмпирическим путём земные оболочки. Вернадский выделил 6 термодинамических оболочек, определённых температурой и давлением; 8 фазовых оболочек, которые характеризуются состоянием веществ – жидким, твёрдым, газообразным; 10 химических оболочек, которые различаются химическим составом. Кроме того, Вернадский выделил 5 земных оболочек по соотношению элементов и 5 лучистых оболочек вокруг Земли.

Атмосфера – газовая оболочка Земли. Она делится на слои, различающихся температурой, давлением: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Жизнь есть только в тропосфере – нижней части атмосферы.

Гидросфера – водная оболочка Земли. Является средой для гидробионтов. Играет важную роль в формировании среды планеты. Активно влияет на атмосферные процессы.

Литосфера – твёрдая оболочка Земли, включающая земную кору, которая содержит полезные ископаемые, необходимые человеку.

Основные функции биосферы: благодаря способности трансформировать солнечную энергию и энергию химических связей, биота биосферы выполняет следующие функции:

1. Газовая: в процессе фотосинтеза и дыхания растения и животные обмениваются О2 и СО2 с окружающей средой.

2. Концентрационная: пропуская через своё тело большие объёмы воздуха и растворов, живые организмы осуществляют биогенную миграцию и концентрирование химических элементов и их соединений.

3. Окислительно-восстановительная: многие вещества в природе устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях. Но живые клетки содержат ферменты, которые осуществляют О-В реакции быстрее, чем это происходит в абиогенной среде.

4. Информационная: организмы способны к получению информации путём соединения потока энергии с молекулярной структурой. Способность воспринимать, хранить и перерабатывать информацию – это важнейший экологический системообразующий фактор.

Биосфера – это область не только вещества Земли, но и энергии, получаемой из космоса. Биосфера – область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в земную энергию – тепловую, механическую, химическую, электрическую. Живые организмы – это трансформаторы лучистой энергии, строящие материю живой оболочки земной коры – биосферы.

Под живым веществом Вернадский понимал всё количество живых организмов планеты как единое целое. Живое вещество образует тонкий слой в общей массе геосфер Земли. “Всюдность” жизни в биосфере обязана возможностями и масштабу приспособляемости организмов, которые постепенно, захватив моря и океаны, вышли на сушу. Живое вещество – основа биосферы, хотя и составляет незначительную её часть.

По Вернадскому, биосфера включает живое вещество (все живые организмы), биогенное вещество (уголь, нефть), косное вещество (магматические горные породы), биокосное вещество (создаётся с помощью живых организмов), а также вещество космического происхождения (метеориты). Все эти типы веществ геологически связаны между собой. Сущность учения Вернадского заключена в признании исключительной роли живого вещества, преобразующего облик планеты. Именно живые организмы улавливают и преобразуют энергию солнца и создают разнообразие мира. Также главным фактором учения Вернадского является представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. Важной частью учения о биосфере являются представления о её возникновении и развитии. Идеи Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера, а затем после появления жизни на суше - биосфера.

2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдалось эпохи, лишённой жизни, поэтому современное живое вещество геологически связано с живым веществом прошлых эпох.

3. Живые организмы – главный фактор миграции химических веществ в земной коре.

4. Огромные геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество велико и они действуют в течение бесконечно большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

 

Свойства живого вещества:

1. Способность быстро занимать всё свободное пространство.

2. Пассивное и активное движение.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговорот), сохраняя при этом высокую физико-химическую активность.

4. Адаптация к различным условиям, и в связи с этим освоение всех сред жизни.

5. Высокая скорость протекания реакций.

6. Высокая скорость обновления живого вещества.

Все свойства живого вещества обусловливаются концентрацией в нём больших запасов энергии.

 

Средообразующие функции живого вещества: Вернадский выделил 9 функций живого вещества:

1. Энергетическая: связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания, рассеиванием.

2. Газовая: способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы.

3. Концентрационная: способность организмов концентрировать в своём теле химические элементы. Результат – залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения.

4. Деструктивная: разрушение организмами остатков органического вещества и косных веществ.

5. Транспортная: перенос вещества и энергии в результате активного движения организмов.

6. Средообразующая: с ней связано преобразование физико-химических параметров среды.

7. Рассеивающая: проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов.

8. Информационная: живые организмы накапливают определённую информацию и передают её последующим поколениям.

 

Основные свойства биосферы:

1. Биосфера – централизованная система. Центральное звено – живые организмы (живое вещество).

2. Биосфера – открытая система. Она не существует без поступления энергии извне.

3. Биосфера – саморегулирующаяся система. Это свойство – гомеостаз.

4. Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием.

Важное свойство биосфере – наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанная с ним неисчерпаемость некоторых химических элементов.

 

Билет №20 Эволюция биосферы

Высокая степень замкнутости биотического круговорота и биотическая регуляция окружающей среды – результат эволюции биосферы. Она тесно связана с геологической историей планеты. Эволюция биосферы состоит из добиотической фазы, в ходе которой химическая эволюция подготавливала субстраты и реакции для возникновения жизни, и биологической эволюции.

Добиотическая эволюция:

1. Образование планеты и её атмосферы.

2. Возникновение абиотического круговорота веществ в атмосфере; появляется жидкая вода; формируется круговорот воды; появляются органические молекулы.

3. Образуются сложные органические вещества – белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды.

4. Возникает круговорот органических соединений С; усложнение веществ.

Биотическая эволюция:

1. Возникновение жизни; появление клеток с различным типом питания.

2. Появление эукариот; многоклеточные формы; выход на сушу растений и животных; возникновение сложной системы; повышение биоразнообразия и биомассы биосферы; замкнутость биотического круговорота.

3. Усложнение организации живых существ и биосферы; заняты все экологические ниши; происходит формирование современного облика планеты.

4. Появление человека; развитие человеческого общества; биосфера сталкивается с техносферой; антропогенное воздействие на природу.