Анализ понятия "биосфера"

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Что такое биосфера

2. Структура биосферы

3. Человек и биосфера

4. Состав современной биосферы

5. Процессы, происходящие в биосфере

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа посвящена анализу вопроса сущности, состава, процессов, которые происходят в биосфере.

Цель работы: произвести полный анализ понятия «биосфера».

Эту цель мы достигнем решив следующие задачи работы:

выяснить сущность понятия «биосфера»;

определить ее составные части, структуру и границы до которых простирается она;

определить соотношения человека и биосферы;

произвести анализ состава биосферы;

проследить за процессами происходящими в ней.

Степень исследованности данной проблемы довольно высока, что следует из большого количества литературы, существующей по данному вопросу.

Итак, перейдём к непосредственному решению сформулированных выше задач.

1. ЧТО ТАКОЕ БИОСФЕРА

В настоящее время одним из интереснейших вопросов экологии является выяснение сущности такого понятия, как биосфера.

Что же такое биосфера?

Биосфера - это области Земли, в которых существует органическое вещество, и где проявляется влияние этого вещества; это животное и растительное население Земли вместе со средой и субстратами, в которых оно обитает.

Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии (биогенная миграция атомов по В.И.Вернадскому). Начальный момент этих циклов заключен в трансформации солнечной энергии и биогенных элементов из неживой природы растениями и синтез ими органических веществ на Земле, служащих источником и условиями жизни на нашей планете.

Термин биосфера ввел в науку в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. Учение о биосфере создано в 20-30 гг. нашего века выдающимся русским ученым В. И. Вернадским, развившим идеи В. В. Докучаева о комплексном естественно- историческом анализе взаимодействующих разнокачественных объектов и явлений в природе. Вещество биосферы, по В. И. Вернадскому, состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, биокосное вещество, радио- активное вещество, рассеянные атомы, вещество космического происхождения. Элементарной структурой активной части современной биосферы является биогеоценоз на суше и биогидроценоз в водной среде.

2. СТРУКТУРА БИОСФЕРЫ

Итак, как мы выяснили из предыдущей главы, биосфера -- это оболочка Земли, населенная живыми организмами. Она включает верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы.

Рассмотрим таблицу 1, в которой представлен анализ расположения составных структурных частей биосферы

Таблица 1. Структура, протяженность и краткие характеристики составных частей биосферы

3. ЧЕЛОВЕК И БИОСФЕРА

Рассмотрим вопрос о соотношении человека и биосферы.

С одной стороны человек является частью сложнейшей системы - биосферы, которая формировалась многие миллионы лет и существует в настоящее время. В.И. Вернадский в одной из своих статей резко выступил против приписывания человеку излишней автономности. Рассмотрение его в качестве отдельного объекта возможно лишь в узких пределах, по существу же он является «частью живого вещества планеты». Конечно, история развития человека и его материальной культуры изменила его положение; связь с природой становится все более опосредованной, но она остается. Более того, человек продолжает быть неразрывно связанным с природой, а человечество может существовать лишь в пределах ее сохранения. Это позволяет сделать ряд поправок мировоззренческого характера.

Во-первых, обособление человека от природы, также как и рассмотрение социальной формы развития как надприродной, является слишком сильным допущением, если не сказать ошибочным, и может иметь место, как писал В.И. Вернадский, лишь в сознании.

Во-вторых, геологическая оболочка нашей планеты - биосфера - изменяется медленно, в особом временном режиме. Человечество может знать эти изменения и может не знать их, но оно не может не испытывать на себе их воздействия.

И в-третьих, связь с биосферой при всей ее изменчивости остается запредельной и может быть отнесена к важнейшим факторам социального развития на всех его этапах. Следует отметить, что создается реальная опасность, не поняв и не пережив до конца смысл понятия биосферы для человека и общества, выйти в своих мировоззренческих ориентациях за ее пределы, увлекаясь новыми понятиями и вновь открывшимися горизонтами. Забегая вперед можно было бы напомнить, что Вернадский, с чьим именем связано учение о ноосфере в нашей стране, определял ее как «особое состояние биосферы». Научная мысль как геологическая сила, гл. 1, разд. И, Размышление натуралиста М., 1977, с.21

4. СОСТАВ СОВРЕМЕННОЙ БИОСФЕРЫ

Данные о составе современной биосферы постоянно уточняются и их следует считать примерными. Воспользуемся сведениями из книги авторитетного ученого М.М. Камшилова. Количество видов животных организмов -- 1 000 000, растений -- 265 500, т.е. численность видов животных почти в 4 раза превышает численность видов растений. 75% общего числа видов среди животных составляют членистоногие, в том числе насекомые. Позвоночные животные занимают третье место (после моллюсков), не достигая и 4% общей численности видов. А млекопитающие составляют лишь 10% видов позвоночных. На долю же рыб приходится более 50% видов позвоночных. Число видов сухопутных животных составляет 93%, водных -- только 7% общего числа видов животных. Среди растений тоже 92% приходятся на сухопутные и 8% на водные. Как видим, возможности для видообразования на суше больше, чем в водной среде. Выход жизни на сушу открыл широкие перспективы для ее эволюции.

Таким образом, на континентах преобладают растения, а в океане -- животные. Бросается в глаза незначительная доля (0,13%) биомассы организмов океана от суммарной биомассы на всей планете, хотя поверхность океана занимает 70,2% всей поверхности Земли. А ведь широко распространено мнение о большей насыщенности жизнью океана по сравнению с сушей. Это мнение ошибочно! Далее, живое вещество планеты сосредоточено преимущественно в зеленых растениях суши. Организмы, неспособные к фотосинтезу, составляют менее 1%. На растения приходится менее 21% общего числа видов, но именно они дают более 99% всей биомассы. На животных от нее остается менее 1%. Это значит, что существенно более высокий уровень дифференциации характеризует меньшую (по суммарной биомассе) часть жизни.

Неравномерность (по количеству и качеству) распределения жизни в современной биосфере дополняет неравномерность исторического хода развития жизни на Земле. Когда жизнь только зарождалась, когда живых конкурентов было мало, возникавшие мутантные особи имели шансы выжить и оставить потомство. Естественный отбор отметал только уродов, неспособных размножаться. С повышением же плотности жизни усиливалось соперничество. Для выживания нового становилось недостаточным обладание самой элементарной жизнеспособностью, требовалось уже превосходство нового перед исходными видами по жизнестойкости.

Действие естественного отбора разнообразно. Все живое постоянно как бы стремится освободиться от подчинения ему. Но меняются лишь формы и степень конкуренции. Можно добиться лишь временного ослабления естественного отбора, которое неизбежно сменится его усилением. Показательна в этом отношении практика искусственной и ускоренной селекции человеком пород животных и сортов растений в условиях улучшенного ухода за ними. В естественных условиях они не могут длительно сохраняться в том виде, в каком их создал человек. Этот пример свидетельствует о том, что развитие в щадящих условиях, благоприятствуя образованию новых видов, вместе с тем снижает их стойкость в борьбе за существование.

Вымирание определенных видов и более крупных таксонов (классификационных групп) -- закономерность исторического развития жизни. Биосфера не раз переживала своего рода революции. Формирование кислородной атмосферы в итоге фотосинтеза, возникновение многоклеточных, выход жизни на сушу, усиленное развитие птиц и млекопитающих в начале кайнозоя, сменивших прежнее господство динозавров, -- вот крупнейшие революционные стадии в развитии жизни, когда естественный отбор исключал из биосферы одни группы и давал возможность другим группам широко распространяться по Земле.

Существуют следующие необходимые условия для успеха формообразования:

сравнительно медленные изменения абиотической среды;

благоприятные условия питания для особей нового вида;

наследственная изменчивость, позволяющая адекватно реагировать на изменения биосферы;

отсутствие потребителей подавляющей мощности;

наличие хищников, уничтожающих маложизнеспособных;

разнообразие связей с организмами других видов;

способность при необходимости изменять связи с окружением;

наличие в среде неосвоенного резерва вещества, энергии и информации.

5. ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В БИОСФЕРЕ

понятие биосфера человек процесс

Биогеохимические циклы. Это циркуляция химических элементов абиотического происхождения, которые попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Неорганические элементы вносятся в ткани растений и животных в процессе их роста и развития и входят в состав органических веществ. После смерти организма эти элементы подвергаются сложным реакциям, после чего попадают в новые организмы. К главным циклам относятся биохимические циклы углерода, воды, азота, фосфора и серы.

Круговорот углерода и кислорода.

Углерод высвобождается в процессе дыхания в виде СО₂; а СО₂; затем снова превращается в процессе фотосинтеза в органические соединения. Круговорот кислорода тесно связан с круговоротом углерода

См рис. 1., на котором показан круговорот углерода. Жирными стрелками показан преобладающий путь (из двух возможных). По некоторым приблизительным оценкам действительное количество углерода составляет:

В океане: (в основном в составе фитопланктона): 40* 10¹² кг углерода в год фиксируется в процессе фотосинтеза в виде СО₂ Большая часть его затем высвобождается при дыхании.

На суше: 35* 10¹² кг углерода в год фиксируется при фотосинтезе в виде СО₂; 10 * 10¹² кг углерода в год выделяется при дыхании растений и животных; 25* 10¹² кг углерода выделяется при дыхании редуцентов; 5 * 10¹² кг углерода в год высвобождается при сжигании ископаемого топлива; этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах.

Рисунок 1. Круговорот углерода

Круговорот азота. (см. рис 2)

Атмосфера содержит 79% азота. Это довольно инертный элемент, и поэтому он сравнительно редко встречается в связанном состоянии. Азот -- необходимый компонент аминокислот и белков. Никакой другой элемент так не ограничивает ресурсы питательных веществ в экосистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, т.е. в результате азот-фиксации.

Рисунок 2. Круговорот азота

Круговорот серы (Рис 3).

Круговорот серы в природе показан на рис. 3. В земной коре очень много серы, и растения получают ее в основном в виде сульфатов. Сера -- необходимый компонент почти всех белков.

Потребности животных в соединениях серы так же, как и в азоте, могут удовлетворяться только за счет растений. На рисунке 3 представлен естественный круговорот серы, однако не следует забывать и о том, что в результате сжигания ископаемого топлива и плавки серных руд в атмосферу в возрастающем количестве поступают окислы серы, например, сернистый газ (SO;). Эти загрязнители атмосферы растворяются в каплях дождя и превращаются в кислоты. Появляется все больше данных о том, что кислотные дожди приводят к далеко идущим экологическим последствиям.

Рисунок 3. Круговорот серы

Круговорот фосфора. (Рис 4)

Фосфор -- необходимый компонент нуклеиновых кислот, белков, АТФ и ряда других жизненно важных органических веществ. Это сравнительно мало распространенный элемент, и, подобно азоту и калию, он часто бывает фактором, лимитирующим продуктивность экосистем. Круговорот фосфора показан на рис. 4; он несложен, так как в природе нет газообразных соединений этого элемента. Значительная часть фосфора рано или поздно попадает в океан и откладывается в осадочных породах.

Рисунок 4. Круговорот фосфора

Круговорот воды.

Источником водорода служит вода (Н₂0), в которой водород химически связан с кислородом. Вода важна не только как источник водорода (при фотосинтезе), но и сама по себе -- как составная часть живых клеток, как климатический фактор и как среда для водных организмов. Круговорот воды называется гидрологическим циклом. В этом цикле вода может находится в газообразном, жидком и твердом состоянии.

Функции биомассы в круговороте веществ

1) Газовая: растения при фотосинтезе выделяют О₂, растения и животные при дыхании выделяют СО₂;.

2) Концентрационная: накопление живым организмом химических элементов.

3) Окислительно-восстановительная функция: окисление и восстановление веществ живыми организмами.

Превращение энергии в биосфере

Поток солнечной энергии, воспринимаясь молекулами живых клеток преобразуется в энергию химических связей. Химические вещества переходят от одних организмов к другим. При этом живой организм извлекает энергию из пищи, используя упорядоченность ее химических связей. Часть энергии теряется на поддержание жизненных процессов, часть 5-20% передается организмам последующих пищевых уровней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, подведём краткие итоги нашей работы и сделаем выводы.

Как стало известно из нашего исследования:

биосфера - это области Земли, в которых существует органическое вещество, и где проявляется влияние этого вещества; это животное и растительное население Земли вместе со средой и субстратами, в которых оно обитает;

биосфера содержит верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы, структура, протяженность и краткие характеристики составных частей биосферы были подробно проанализированы нами в работе;

что касается взаимоотношений человека и биосферы, то из нашего исследования, стало ясно, что человек является частью сложнейшей системы - биосферы, которая формировалась многие миллионы лет и существует в настоящее время. Человек продолжает быть неразрывно связанным с природой, а человечество может существовать лишь в пределах ее сохранения;

данные о составе современной биосферы, были также проанализированы в работе, мы выяснили, что эти данные постоянно уточняются и их следует считать примерными. Единственное, что можно точно сказать, то это то, что на континентах преобладают растения, а в океане -- животные;

далее нами были рассмотрены процессы происходящие в биосфере, к основным из них относят круговорот углерода и кислорода; круговорот азота, круговорот серы, круговорот фосфора, круговорот воды, превращение энергии в биосфере.

ЛИТЕРАТУРА

Вернадский В.И. Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков. -- М., Владос, 1993.

Гиренок Ф.И. Экология. Цивилизация. Ноосфера. -- М., Просвещение, 1987.

Камшшов М.М. Эволюция биосферы. -- М., Просвещение, 1974. -- Гл. 5-7.

Лосев А. В., Провадкин Г. Г. Социальная экология. М., Владос, 1998

Научная мысль как геологическая сила, гл. 1, разд. И, Размышление натуралиста М., Биология, 1977

Общая биология. - М., Новая Волна, 1980. -- С. 262-289.

Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции. -- М., Оникс, 1980.

Яблоков А.В. Популяционная биология. -- М., Норма-Инфра М, 1987.

Размещено на Allbest.ru