Биосфера как глобальная экосистема земли кратко

Экология / 25.Биосфера как глобальная экосистема. Свойства, структура биосферы

Биосфера как глобальная экосистема. Свойства, структура биосферы.

Биосфера (от греч. bios — жизнь, sphaira — шар) — область системного взаимодействия живого и косного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему — совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты.

Заслуга создания целостности учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому. Используя этот термины, он создал науку «биосфера», ввел понятие «живое вещество» — совокупность всех живых организмов, а также отвел живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая деятельность организмов не только в настоящее время, но и в прошлом. Поэтому биосфера — это все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, т. е. где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.

Жизнь в биосфере зависит от потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами. Круговороты веществ называются биогеохимическими циклами. Существование этих циклов обеспечивается энергией Солнца. Наглядное представление о путях прохождения энергии дают пищевые цепи. Каждое их звено – это определенный трофический уровень. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т.д. Продуценты – это растения, цианобактерии (сине-зеленые «водоросли») и некоторые другие типы бактерий. Консументы зависят прямо (травоядные) или косвенно (хищники) от величины чистой первичной продукции как источника энергии и веществ. Прохождение энергии через живое вещество представляет собой путь от света к продуцентам, далее к консументам, а от тех и других – к теплу. Этот путь – поток, а не круговорот, поскольку в виде тепла энергия рассеивается в окружающей среде и не может снова использоваться для фотосинтеза. Таким образом, энергетический поток через живое вещество – это процесс потери накопленной организмами энергии. Поддержание динамического равновесия между биотическим и абиотическим компонентами биосферы является необходимым условием существования всех форм жизни. Воздействие человека на биосферу, сопровождающееся ухудшением качества воды, сведением лесов или выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, может создать угрозу жизни на Земле Свойства биосферы.

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам, более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Свойства:

1.Биосфера — централизованная система. Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество).

2.Биосфера — открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

3. Биосфера — саморегулирующаяся система, для которой, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.

4. Биосфера — система, характеризующаяся большим разнообразием. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биотическим и другим свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу; и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

5. Важное свойство биосферы — наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. Только благодаря круговоротам и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обеспечивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциальное бессмертие.

Биосфера включает в себя:

аэробиосферу — нижнюю часть атмосферы;

гидробиосферу — всю гидросферу;

литобиосферу — верхние горизонты литосферы (твердой земной оболочки).

Источник

1. Биосфера как глобальная экосистема

Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности. Биосфера – глобальная экосистема, которая охватывает всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы. Она ограничена в атмосфере озоновым слоем (16-20 км), в гидросфере дном океанических впадин (10-11 км). В литосфере живое вещество проникает до 3 км в нефтяных месторождениях.

Термин в науку ввёл Эдуард Зюсс (1873г.). Учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. По В.И. Вернадскому, вещество биосферы состоит из нескольких компонентов:

Живое вещество – совокупность всех живых организмов, населяющих нашу планету;

Косное вещество – совокупность всех неживых тел, образующихся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического, метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы);

Биогенное вещество – совокупность неживых тел, образованных в результате жизнедеятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: мел, известняк, а также нефть, каменный уголь, кислород атмосферы и др.);

Биокосное вещество – совокупность биокосных тел, представляющих собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почва, ил, кора выветривания, воды океана);

5) Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов (уран, торий, радий)

6) Рассеянные атомы – отдельные атомы элементов встречающиеся в природе в рассеянном состоянии

7) Вещество космического происхождения – вещество поступающее на поверхность Земли из космоса.

По мнению В.И.Вернадского каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи с другими организмами и неживой природой. Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей его средой, создающейся и поддерживающейся энергией Солнца.

Жизнь произвела глубокие изменения на планете Земля. По словам В.И. Вернадского на планете нет химической силы более постоянно действующей, чем живые организмы вместе взятые. Все минералы земной коры создаются только под влиянием жизни. Жизнь постепенно приспосабливаясь захватила биосферу и этот захват не закончен.

Распределение жизни в биосфере

Масса живого вещества составляет лишь 0,01% от массы всей биосферы. Но тем не менее это ее главнейший компонент. Важнейшим свойством живого вещества является способность к воспроизводству и распространению по планете. Живое вещество распространенно не равномерно. Наибольшая концентрация в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек. Это, так называемые, пленки жизни: граница атмосферы и литосферы (поверхность суши); атмосферы и гидросферы (поверхность океана); гидросферы и литосферы (дно океана) и особенно на границе трех оболочек – атмосферы, гидросферы и литосферы (прибрежные зоны).

В настоящее время по видовому составу на Земле преобладают животные (более 2 млн видов) над растениями (0,5 млн). в тоже время запасы фитомассы составляют 99% запасов живой массы Земли. Биомасса суши в 1 тыс. раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличивается от полюсов к экватору.

Источник

Лекция 4. Биосфера — глобальная экосистема Земли.

1. Биосфера как одна из оболочек Земли.

2. Круговорот веществ в природе.

3. Биогеохимические циклы жизненно важных биогенных веществ.

4. Учение В.И. Вернадского о биосфере

5. Биоразнообразие биосферы как результат ее эволюции

6. Эволюция биосферы

7. Ноосфера как новая стадия развития биосферы

1. Биосфера как одна из оболочек Земли.

Биосфера («сфера жизни») — сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека. В первой трети XX в. возникло новое фундаментальное научное направление в естествознании — учение о биосфере, основоположником которого является великий русский ученый В. И. Вернадский.

Земля и окружающая ее среда в сегодняшнем ее виде сформировались в результате закономерного развития всей солнечной системы примерно за 4,7 млрд. лет. Солнечное тепло — одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит из глубины Земли.

По новейшим данным, масса Земли составляет 641021 т, объем — 1,08341012 км 3 , площадь поверхности -5 10,2 млн км 2 . Она состоит из концентрических оболочек (геосфер) — внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним — литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли — биосфера. Размеры, и следовательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены.

Литосфера (от греч. литое — камень) — каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Земная кора сложена горными породами, среди которых более 70% магматических пород, 17% метаморфических (преобразованных дав­лением и температурой) и чуть больше 12% приходится на осадочные породы. Она является важнейшим ресурсом для человечества: содержит топливно-энергетическое сырье, рудные и нерудные полезные ископаемые, естественные строительные материалы.

Гидросфера (от греч. гидора — вода) — водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную. Объем гидросферы не превышает 0,13% объема земного шара. Мировой океан составляет 96,53% от общего объема гидросферы, подземные воды — 1,69% (23,4 млн. км 3 ), остальное — воды рек, озер и ледников. От всех водных ресурсов Земли соленые воды составляют 98%, пресные — около 2% (28,25 млн. км 3 ). Основная часть пресных вод сосредоточена в ледниках, воды которых пока используются очень мало. На долю пресных вод, пригодных для водоснабжения, приходится всего 0,3 % (4,2 млн. км 3 ). Гидросфера играет огромную роль в формировании природной среды нашей планеты. Весьма активно она влияет и на атмосферные процессы (нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой и т.д.).

Атмосфера (от греч. атмос — пар) — газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Общая масса атмосферы — 5,1541015 т. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20-25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов. В формировании природной среды Земли велика роль тропосферы — нижний слой атмосферы до высоты 8-10 км в полярных, 10- 12 — в умеренных и 16-18 км в тропических широтах. В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пыле­вых частиц и загрязнений.

Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодействуют между собой. Практически все поверхностные экзогенные геологические процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в биосфере.

Таким образом, в биосферу входят часть атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины три километра. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое веществе планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы — воздуха, воды и горных пород и органического вещества — биоты, обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В.И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические Эпохи.

Источник

7.5. Биосфера – глобальная экосистема. Учение в.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле. Эволюция биосферы.

Биосфера — глобальная экосистема

Биосфера — область существования и жизнедеятельности ныне живущих организмов, которая пронизывает нижние слои атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Помимо среды обитания, в понятие биосферы включается и вся совокупность живых организ­мов, населяющих ее и обеспечивающих ее функционирование. Биосферу можно рассматривать и как многоуровневую систему элементарных экосистем — биогеоценозов.

Распространение жизни в географических оболочках Земли зависит от ряда факторов. Так, в атмосфере нарастание силы земного тяготения по мере приближения к Земле и ослабление ко­мического излучения озоновым экраном обусловливает наличие условий, пригодных для жизни, в пределах 20 км над уровнем моря. В гидросфере живые существа обнаружены до глубин 11 км и более (Марианская впадина). В литосфере же они проникают на глубину 5—6 км (в среднем до 2-3 км).

Способность биосферы как открытой системы, зависящей от поступления энергии извне, обе­спечивать улавливание и прохождение потока энергии, а также круговорот веществ на планете делает ее глобальной экосистемой.

Большие круговороты веществ на уровне биосферы, являющиеся совокупностью малых кру­говоротов и представляющие собой совокупность путей перемещения веществ через живые орга­низмы и среду их обитания, называются биогеохимическими циклами. Биогеохимические циклы гораздо более замкнуты, нежели малые круговороты на уровне биогеоценозов. Неполная зам­кнутость биогеохимических циклов (95—98%) сыграла огромную роль в накоплении биогенных элементов в земной коре.

Стадии различных биогеохимических циклов протекают с неодинаковой скоростью, да и пол­ного повторения каждого цикла добиться невозможно, поскольку вся природа постоянно нахо­дится в процессе изменения. Тем не менее все биогеохимические циклы в природе взаимосвязаны и обеспечивают существование жизни.

Биогеохимические циклы напоминают колеса водяной мельницы, которые под действием потока энергии Солнца обеспечивают перемещение, видоизменение и перераспределение энер­гии и веществ в биосфере. Сам термин «биогеохимический цикл» был введен в начале XX века В. И. Вернадским.

«Лопатками» на «колесах» биогеохимических циклов служат различные экологические груп­пы организмов — продуценты, консументы и редуценты, от соотношения которых в биосфере зависит как улавливание солнечной энергии, так и полнота оборота веществ. Для обеспечения устойчивого потока энергии и круговорота веществ в биосфере необходимы не только видовое раз­нообразие организмов, но и саморегуляция этой глобальной экосистемы благодаря существованию многочисленных прямых и обратных связей.

Термин «биосфера» в значении «зоны жизни» и внешней оболочки Земли впервые был упо­треблен Ж.-Б. Ламарком в 1802 году, однако его трактовку, близкую к современной, предложил в 1875 году австрийский ученый Э. Зюсс.

Источник