Тема №4. Учение о биосфере
Биосфера.
Понятие биосферы, ее структура Живое вещество биосферы, его функции.
Общие представления о геосферах
Изучая биосферу как особую оболочку земного шара, необходимо предварительно ознакомиться со строением Земли. Это даст возможность глубже понять, в каких условиях формировалась жизнь, что ее защищает, а что представляет угрозу ее существованию.
При описании Земли выделяют т.н. геосферы — концентрические оболочки планеты различной плотности и химического состава. В направлении от периферии к центру Земли различают магнитосферу, атмосферу, земную кору, мантию Земли и ядро Земли.
Магнитосфера Земли — область околоземного пространства, граница которой (магнитопауза) определяется равенством давления магнитного поля Земли и динамического давления солнечного ветра. Конфигурация магнитосферы непрерывно меняется, простираясь с дневной стороны до 10-12 R (R-земной радиус, около 6370 км), с ночной — вытянута, образуя т.н. магнитный хвост Земли в несколько сотен R. Она реагирует на проявление солнечной активности, сопровождающейся изменениями в солнечном ветре и его магнитном поле (магнитные бури). При этом частицы солнечного ветра вторгаются в магнитосферу, происходят нагрев и усиление ионизации верхних слоев атмосферы, ускорение заряженных частиц, увеличение яркости полярных сияний, возникновение электромагнитных шумов, нарушение радиосвязи и т.д.
Атмосфера — газовая оболочка Земли, которая удерживается планетой посредством силы тяжести и принимает участие в ее суточном и годовом вращении. Она состоит из смеси различных газов, водяных паров и пыли.
С увеличением высоты плотность воздуха убывает, и атмосфера плавно переходит в космическое пространство. Она делится на слои: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу, которые отличаются температурой, ионизацией молекул и другими параметрами. Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный обмен теплом и влагой, что вместе с циркуляцией атмосферы влияет на основные климатообразующие процессы. Атмосфера является активным участником физических процессов, которые протекают на суше и в верхних слоях водоемов (выветривание, морские течения и т.п.).
Гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой. Она включает в себя совокупность всех вод планеты: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Гидросфера является колыбелью жизни на нашей планете. Она играет огромную роль в формировании природной среды нашей планеты.
Земная кора — твердая внешняя оболочка Земли толщиной до 70 км в горных областях, около 30 км под равнинами, 5-7 км под океанами. Верхняя часть земной коры — осадочный слой, он состоит из осадочных пород, средняя — «гранитный» слой (выражен только на материках), нижняя — «базальтовый» слой. Под земной корой располагается мантия (толщиной около 2900 км). Занимает 83% Земли (без атмосферы) по объему и 67% по массе. Мантия Земли состоит, видимо, преимущественно из тяжелых минералов, богатых магнием и железом. С процессами, происходящими в верхней (граничащей с земной корой) мантии Земли, тесно связаны тектонические движения, вулканизмы, горнообразование и др.
Земная кора и верхняя (твердая) часть верхней мантии Земли составляют литосферу.
Литосфера (от греч. lithos — камень) — верхняя твердая оболочка Земли, ограниченная сверху атмосферой и гидросферой, а снизу — астеносферой (слоем пониженной твердости, прочности и вязкости, расположенным в верхней мантии Земли). Мощность литосферы колеблется в пределах 50-200 км. Процесс преобразования литосферы живыми организмами, начавшийся около 450 млн. лет назад, привел к образованию почвы, ее мощность достигает 2-3 м.
Ядро Земли — наиболее плотная центральная часть (геосфера) Земли. Его плотность составляет от 9400 кг/м 3 в периферической области до 17200 кг/м 3 (в два с лишним раза выше, чем у железа) в более глубоких слоях; давление достигает 140-350 ГПа (1,4-3,5 млн. атм.), температура 2000-5000°С. Предполагают, что по химическому составу вещество ядра сходно с веществом мантии Земли, но находится в металлическом состоянии.
Тема: учение В.И. Вернадского о биосфере.
СЕМИНАР
Тема: учение В.И. Вернадского о биосфере.
Геосферы биосферы и их функциональная роль.
Геосферы — концентрические оболочки, из которых состоит Земля.
Ядро (земное) начинается с глубины 2900 км и составляет 34 % массы Земли. В центральной части внутреннего (твердого) ядра плотность вещества составляет 14 г/см з , во внешнем (жидком) она уменьшается до 5,5 г/см В земном ядре около 90 % железа, остальное — углерод, кислород, водород, сера и др.
Мантия располагается на глубинах от 6-80 км до 2900 км. Благодаря огромному давлению вещество мантии плотное, вязкое, несмотря на очень высокую температуру в 1500-3000 0 С.
Совместно с ядром мантия формирует гравитационное поле Земли, а также, на ряду с солнечной радиацией, во многом определяет температурный режим Земли. Экологическое значение мантии состоит и в том, что она выделяет в верхнюю часть литосферы и на её поверхность диоксид углерода, играющий значительную роль в фотосинтезе.
Биосфера является одной из геосфер. На Земле также различают литосферу — твердую наружную оболочку Земли, состоящую из осадочных пород и расположенных под ними гранитов и базальтов, атмосферу — газовую оболочку Земли и гидросферу — водную оболочку Земли. В состав биосферы входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы и вся гидросфера.
1) определяет тепловой режим планеты,
2) поглощает солнечную радиацию;
3) пропускает тепловое излучение Солнца;
4) сохраняет тепло;
5) распространяет звук;
6) является источником кислородного дыхания,
7) равномерно распределяет свет;
8) защищает от космических опасностей,
9) формирует влагооборот с помощью облаков и осадков;
10) является формирующим фактором для литосферы (выветривание).
Функции литосферы. 
1) является средой обитания множества организмов;
2) является материальной основой биосферы,
3) осуществляет регулирование потоков вещества в биосфере;
4) геодинамическая функция (отражает свойства литосферы, влияющие на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека через природные и антропогенные процессы и явления);
5) геохимическая функция (отражает свойства геохимических полей (неоднородностей) 
литосферы природного и техногенного происхождения, влияющие на состояние биоты в 
целом, включая человека);
6) геофизическая функция (отражает свойства геофизических полей (неоднородностей) литосферы природного и техногенного происхождения, влияющие на состояние биоты, включая человека).
Функции гидросферы. 
1) источник минерального сырья,
2) является механизмом осуществляющим взаимосвязь всех процессов в экосистеме,
3) является средой зарождения организмов,
4) является переносчиком глобальных биоэнергетических экологических циклов.
Принцип гармонии биосферы.
В биосфере все учитывается и все приспособляется к условиям жизни. Не только жизнь приспосабливается к биосфере, но и биосфера к жизни.
Дыхание.
Дыхание — совокупность процессов, обеспечивающих поступление из атмосферного воздуха в организм кислорода, использование его в биологическом окислении органических вещество и удаление из организма углекислого газа.
Образование и накопление энергии, доступной клетке, происходит в процессе клеточного дыхания. Для осуществления клеточного дыхания большинству организмов необходим кислород — в этом случае говорят об аэробном дыхании.
Размножение.
Размножение — это присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Размножение бывает половым и бесполым. Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе всех форм размножения лежит деление клетки. Бесполое размножение — размножение делением, спорами, вегетативное размножение, почкование, фрагментация.
Половое размножение присуще гермафродитам и раздельнополым.
2. Биохимическая функция, связанная с разрушением тела отмерших организмов,
т.е. с разрушением тела живого вещества и переходом его в косное состояние.
Для живого вещества с планетарной точки зрения основным явлением должна считаться функция размножения и роста организмов. Обе функции_выявляются внутри тел живого вещества. Но источники этих проявлений лежат в окружающей 
данное живое вещество среде, и эти явления могут быть представлены в атомной форме как закономерная биогенная миграция определенных химических элементов (атомов) из внешней среды в живое вещество и из живого вещества в окружающую среду.
Рост и размножение химически выражаются в сложных процессах увеличения количества живого вещества, которое, в конце концов, приводит к закономерному максимальному увеличению его масс на нашей планете и территории, им на ней
занятой. Оба эти процесса, сложно зависимы друг от друга, совершаются в биосфере с ярко выраженным давлением на окружающую среду. Это давление является наиболее ярким выражение биохимической энергии роста и размножения, может быть точно количественно выражено и является различным и характерным видовым признаком для каждого вида.
СЕМИНАР
Тема: учение В.И. Вернадского о биосфере.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Понятие о биосфере и ее место среди других геосфер.
Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин был введен в 1875г. Эдуардом Зюссом. Атмосфера, гидросфера, литосфера – составляющие биосферы, в которых существует жизнь.
– живое вещество (совокупность живых организмов)
– косное вещество (все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими)
– биокосное вещество (нефть)
– биогенное вещество (геологические породы, созданные живыми организмами).
Факторы, определяющие границы биосферы, — неблагоприятные условия для жизни организмов.
Биосфера по вертикали разделяется на две четко обособленные области: верхнюю, освещенную светом, — фотобиосферу, в которой происходит фотосинтез, и нижнюю, «темную», — меланобиосферу, в которой фотосинтез невозможен. На суше граница между ними проходит по поверхности Земли.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На развитие жизни, а, следовательно, и границы биосферы оказывают влияние многие факторы и
прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни и слишком высокие или низкие температуры. Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. К ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.
В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, биологическими, физическими и другими условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100 град. C в литосфере (по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове эта цифра составляет около 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км. Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км, сухопутной до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше наибольших плотностей
озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно, предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км, хотя теоретически он может быть более широким. На основе работ В. И. Вернадского и других исследователей, внесших большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагается различать три основные ее формы:
1. формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в ботанике и зоологии;
2. биогеографические формы – территории, характеризующие географическое распространение и распределение растений и животных, специфику флоры и фауны. Это биогеографические зоны, области и т.д. Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление о составе и характере флоры и фауны;
3. экологические формы, известные под названием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, что биотоп – это участок с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами, экотоп – это место обитания сообщества. В отличие от биотопа, понятие «экотоп» включает внешние по отношению к сообществу факторы среды.
Это совокупность абиотических условий неорганической среды данного участка, представляющего собой местообитание конкретного сообщества. Экологические формы определяют специфику изучения биосферы в экологических аспектах.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: