Билет № 27 Учение Вернадского о биосфере. Границы биосферы
Понятие биосфера вошло в науку до некоторой степени случайно. Около ста лет назад, в 1875 году, австрийский геолог Эдуард Зюсс, говоря о различных оболочках земного шара, впервые употребил этот термин в последней главе своей небольшой книжке о происхождении Альп. Однако эта концепция не сыграла заметной роли в развитии научной мысли до тех пор, пока в 1926 году не были опубликованы две лекции русского минералога Владимира Ивановича Вернадского. Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского, развитые им спустя 50 лет после работ Зюсса. Сам Вернадский считал, что впервые к понятию биосферы подошел французский натуралист Жан Батист Ламарк, в чьих работах можно немало геохимических идей, пусть и архаично изложенных. Биосферой называется та часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Однако такое определение порождает ряд вопросов и требует уточнений. Пропуская через фильтр воздух, взятый на больших высотах, можно найти в нем споры бактерий и грибов. Но этот «аэропланктон», очевидно, не имеет активного метаболизма. Даже на поверхности Земли немало мест, слишком холодных, слишком жарких или слишком сухих, для того чтобы там могли существовать организмы с активным метаболизмом. Но и в таких местах всегда можно найти споры. Таким образом, оболочка Земли, называемая биосферой, имеет неправильную форму, т. к. она окружена некоей «парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии. В настоящее время живой организм может, конечно, существовать далеко за пределами естественной биосферы, находясь в космическом корабле или скафандре. Такие искусственные местообитания можно рассматривать как участки биосферы, вырванные из нее и временно заброшенные в космос. Что же характерно для биосферы как особой оболочки земного шара? Во-первых, это область, в которой имеется в значительных количествах жидкая вода. Во-вторых, на нее падает мощный поток энергии от Солнца. Наконец, в-третьих, в биосфере имеются поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразном состояниях
О БИОСФЕРЕ Одним из выдающихся естествоиспытателей, который посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик В. И. Вернадский. Он стал основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере. До появлени работ В. И. Вернадского роль живых организмов на Земле представлялась ученым очень скромной. Действительно, казалось бы, какое может быть сравнение последствий их жизнедеятельности с мощью внутренних сил планеты, вздымающих высочайшие горы, разверзающих океанские пучины, перемещающих целые континенты. В. И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжении длительного отрезка времени выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни нашей планеты. Геологическая деятельность живых организмов проявляется как следствие следующих их особенностей: они теснейшим образом связаны с окружающей средой и взаимодействуют с ней в процессе обмена веществом и энергией; обмен веществ организмов со средой осуществляется в процессе биологического круговорота; суммарный эффект результатов деятельности организмов проявляется на протяжении очень длительных (сотен миллионов лет) отрезков времени. Таким образом, приоритет в разработке теоретических основ учения о биосфере принадлежит советским ученым. По определениям ученых, возраст Земли равен приблизительно 5 млрд. лет. Наиболее древние следы живых организмов найдены в Южной Африке (Восточный Трансвааль), в толще горных пород, возраст которых равен 3,2 млрд. лет. Эти организмы напоминали современных нитчатых бактерий. Ученые даже дали им название – эобактериум изолятум. Таким образом, можно считать, что биосфера Земли возникла около трех миллиардов лет назад. Наземные организмы появились около 400 млн. лет назад. Это были первые примитивные растения. С появлением на суше живых организмов и возникновением растений начинается важнейший этап в истории развития биосферы. С этого периода началось их быстрое распространение по планете, и в настоящее время Землю населяет огромное количество разнообразнейших растительных и животных организмов. В 19 веке в России постепенно складывалось представление о единстве человека и природы, о тех проблемах, с которыми неизбежно столкнется человечество при необузданном стремлении всецело подчинить себе природу. Вообще идея цельного знания, основанного на органической полноте жизни, принадлежит русской философии. Она легла в основу направления общественной жизни, получившего название «русский космизм». Именно тогда в научной среде засверкали имена психолога и физиолога И. М. Сеченова, химика Д. И. Менделеева, почвоведа В. В. Докучаева, основоположника космонавтики К. Э. Циолковского. К плеяде этих выдающихся ученых принадлежит и В. И. Вернадский. В 1926 году опубликовал в Ленинграде книгу под названием «Биосфера», которая ознаменовала рождение новой науки о природе, о взаимосвязи с ней человека. В этой работе биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. «Биосфера – организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью». В работах по биосфере ученый показал, что взаимодействие живого вещества с веществом косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах. В. И. Вернадский впервые показал, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан великий планетарный процесс – миграция химических элементов в биосфере. Эволюция видов, отмечал ученый, приводящая к созданию форм жизни, устойчива в биосфере
Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.
Билет № 28 Биосфера – глобальная неравновесная открытая система. Законы биогенной миграции
Билет № 29 Основные экологические законы (по Горелову)
1. Каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи со средой, т. е. с другими организмами и неживой природой. 2. Жизнь со всеми ее проявлениями произвела глубокие изменения на нашей планете. Совершенствуясь в процессе эволюции, живые организмы все шире распространялись на планете, стимулируя перераспределение энергии и веществ. 3. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие. Численность колеблется вблизи равновесного уровня.
Билет № 30 Биоразнооразие – основа устойчивости биосферы
Биосфера — система величайшей степени надежности. В.И.Вернадский, создатель учения о биосфере, писал «Биосфера в основных чертах неизменна в течение всего геологического времена, с археозоя, по крайней мере, полтора миллиарда лет. В геохимическом аспекте, входя как часть в мало меняющуюся, колеблющуюся около неизменного среднего состояния биосферы, жизнь, взятая как целое, представляется устойчивой и неизменной в геологическом времени» (1928). Эта глубокая экологическая и философская мысль, высказанная в начале прошлого века, неоднократно становилась объектом дискуссии и нападок. Особенно негативную реакцию она вызывала у сторонников идеологии глобальных экологических кризисов, говорящей о необратимом разрушении и деградации биосферы под влиянием социального фактора. Однако, объективных данных о каком-то сокращении видового разнообразия и массы биосферы не получено поныне. В разных участках биосферы развитие жизни лимитируется разными веществами. Можно сказать, что в пустыне жизнь ограничена недостаточным количеством водорода и кислорода в форме воды. В открытом океане лимитирующим фактором часто служит железо, обычно присутствующее в форме труднодоступной для организмов гидроокиси. В иных средах, например в почвах влажных районов, в озерах, окраинных морях, лимитирующим фактором чаще всего является фосфор. Значение живого в строении земной коры медленно вошло в сознание ученых и еще до сих пор обычно не оценивается во всем его объеме. Только в 1875 г. один из крупнейших геологов прошлого века, профессор Венского университета Э. Зюсс, ввел в науку представление о биосфере, как об особой оболочке земной коры, охваченной жизнью. Он закончил этим медленно проникавшее в научное сознание представление о всюдности жизни и о непрерывности ее проявления на земной поверхности. Введя новое понятие об особой земной оболочке, которая обусловлена жизнью, Э. Зюсс высказал в действительности новое очень большое эмпирическое обобщение, всех последствий которого он не предвидел. Это обобщение только теперь начинает выясняться, благодаря новым научным достижениям, в его время неизвестным. Биосфера составляет верхнюю оболочку, или геосферу, одной из больших концентрических областей нашей планеты — земной коры. Физические и химические свойства нашей планеты меняются закономерно в зависимости от их удаленности от центра. В концентрических отрезках они идентичны, что может быть установлено исследованием. Можно различить две формы в этой структуре: с одной стороны, большие концентрические области планеты — концентры, с другой — более дробные подразделения, называемые земными оболочками, или геосферами. По-видимому, вещество этих областей отделено друг от друга и если переходит из одной области в другую, то этот переход совершается чрезвычайно медленно или временами и не является фактом ее текущей истории. Каждая область представляет, по-видимому, замкнутую, независимую от другой механическую систему. Земля сотни миллионов лет, если не миллиарды их, находится, в общем, в одних и тех же термодинамических условиях. Неизбежно думать, что в ней за это время установились устойчивые неизменные равновесия вещества и энергии, там, где не было внешнего (для механических систем ее составляющих) притока действенной энергии. Надо думать, что в замкнутых областях Земли мы имеем механические системы тем более совершенного равновесия, чем меньше к ним приток сторонней энергии. Таких областей, по крайней мере, три: 1) ядро планеты, 2) промежуточный слой, называемый иногда «сима» (по Зюссу) и 3) земная кора. МЕХАНИЗМЫ УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ Все виды устойчивости (гомеостаза), наблюдаемые в живых организмах и экосистемах, не являются статическими, а достигаются за счет непрерывно протекающих процессов, активно препятствующих любой тенденции к нарушению этого постоянства. Устойчивость всего живого есть непрерывная борьба за существование. Ключ к загадке, которую представляет для человека органический мир, писал К. А. Тимирязев, заключается в одном слове: это слово – смерть. Смерть, рано или поздно пресекающая все уродливое, все бесполезное, все несогласное с окружающими условиями, и есть причина красоты и гармонии органического мира. И если эта вечная борьба, это бесконечное истребление невольно вселяют в душу ужас, то мы не должны забывать, что: Ключевое положение в понимании законов развития окружающего мира приобретает теория открытых систем (синергетика).
Что такое биосфера и каковы ее границы
Опубликовано: 03 ноября 2021, 15:56
В шотландском городе Глазго 31 октября стартовала масштабная конференция ООН по вопросам изменений климата COP26. Ее цель — подытожить достижения человечества в сокращении выбросов парниковых газов и обсудить нынешнее состояние биосферы. Из чего состоит биосфера и почему так важна для людей?
Биосфера и ее значение
В конференции COP26, которая продлится до 12 ноября, примут участие около 120 мировых лидеров. На повестке дня — существенные климатические изменения, которые пагубно влияют на все живое на планете. В ходе конференции лидеры государств обсудят, каких результатов удалось добиться за шесть лет после Парижского климатического соглашения — документа, который определил допустимое повышение средней температуры на Земле и регламентировал сокращение выбросов парниковых газов до 2030 года.
Почему это важно? Выбросы углекислого газа и других вредоносных веществ заводов, промышленных объектов, автомобилей увеличивают парниковый эффект, а он, в свою очередь, повышает среднюю температуру на планете. В результате разрастаются пустыни, тают ледники, уходят под воду прибрежные зоны. Многие живые организмы лишаются дома и пропитания. Сегодня биосфера кардинально меняется, и с годами все живое на планете может исчезнуть.
Что такое биосфера? Академик Владимир Вернадский в книге «Биосфера и ноосфера» дал такое определение: биосфера — это оболочка Земли, которая заселена живыми организмами и находится под их воздействием. Проще говоря, люди, животные, растения, микроорганизмы и среда их обитания — это и есть биосфера нашей планеты.
Биосфера проникает в верхнюю часть литосферы, во всю гидросферу, в нижнюю часть атмосферы. Человек, как и другие живые существа, часть биосферы, а его деятельность сегодня превосходит многие естественные природные процессы.
Что такое биосфера: Unsplash
Какое значение биосферы? Она включает воду, воздух и земную кору. В этих сферах все живые организмы находят место и средства для жизни. В число наиболее важных для их жизнедеятельности ресурсов входит:
- Кислород, которым насыщена атмосфера. Это ценный газ, который необходим для дыхания живых организмов.
- Вода (Мировой океан, подземные воды и пр.) — важнейший элемент, без которого жизнь на Земле невозможна. Ее круговорот формирует климат и погоду.
- Земная кора, которая служит почвой для растений и домом для многих видов животных.
В биосфере непрерывно происходят процессы, которые влияют на вещество других оболочек планеты.
Живые организмы влияют на важные процессы в природе, в частности, на круговорот кислорода и воды. Например, зеленые растения в процессе фотосинтеза производят оксиген. Животные и люди потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Растения потребляют воду и выделяют ее в атмосферу.
Все элементы биосферы тесно связаны между собой. Главная задача человечества — сохранить природный баланс. Если произойдут изменение в одной составляющей, изменятся и все остальные. Глобальные вопросы экологии и сохранения окружающей среды люди решают на таких мероприятиях, как COP26.
Что такое биосфера и каковы ее границы: NUR.KZ
Строение и границы биосферы
Биосфера начала формироваться около 3,8 млрд лет назад, когда на планете стала зарождаться жизнь. Тогда она ограничивалась лишь гидросферой: все живые организмы обитали исключительно в воде. Со временем жизнь на планете развивалась, расширялись границы биосферы.
Какие границы биосферы? Как пишет в книге «Учение о биосфере» доктор биологических наук Ольга Еремченко, ученым непросто определить точный рубеж, наука до сих пор исследует, как высоко или глубоко могут обитать живые организмы. Исходя из сведений, которыми биологи располагают сейчас, принято говорить о таких границах биосферы:
- Верхний рубеж — это озоновый слой. Он защищает Землю от ультрафиолетового излучения, прямое воздействие которого губительно для живых организмов. Поэтому они могут обитать только ниже этой отметки. Считают, что атмосферная граница биосферы находится на высоте 15–20 километров (зависит от географических широт).
- Нижняя грань находится в литосфере, на глубине 3,5–7,5 километров. На таком уровне температура достигает отметки, при которой вода превращается в пар, а белок распадается. Это значит, что живые организмы обитать здесь не могут.
- В гидросфере граница пролегает по дну Мирового океана. Его максимальная глубина в Марианской впадине достигает почти 11 километров.
Какое строение биосферы? Владимир Вернадский в книге «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения» выделил четыре основные вещества, которые формируют состав биосферы:
- Живое вещество — это совокупность всех живых организмов на планете. Несмотря на незначительную массу этого вещества (менее одной миллионной части всей биосферы), Вернадский назвал ее одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты, ведь организмы не просто населяют биосферу, а меняют ее.
- Биогенное вещество. Представляет собой продукты жизнедеятельности живых организмов, остатки отмерших существ или линьки живых организмов, например остатки организмов — янтарь, копролиты, известняки.
- Косное вещество — это неорганические ресурсы, сформированные без участия живых организмов. Они образуются в результате выветривания горных пород, извержения вулканов, например песок, различные глины, вода.
- Биокосное вещество создано благодаря взаимодействию живых организмов и косного вещества. Оно представляющее собой закономерную структуру из косного и живого вещества (почва, ил, битумы).
К менее распространенным составляющим биосферы относятся:
- радиоактивные вещества (элементы радия, урана);
- рассеянные атомы;
- вещество космического происхождения (метеориты, осколки с космической пылью).
Биосфера — это место, где живут живые существа и которое претерпевает от деятельности человека. Сегодня каждый должен проявлять заботу о среде обитания и учиться жить в гармонии с окружающим миром. Тогда живые существа смогут жить и развиваться на планете Земля и расширять существующие пределы биосферы.
Уникальная подборка новостей от нашей редакции