Биосфера возникла с появлением литосферы

Возникновение и развитие биосферы

Жизнь возникла на основе круговорота органического вещества, обусловленного взаимодействием процессов его синтеза и разрушения (деструкция). Это произошло вследствие того, что из общего геологического круговорота веществ выделился биотический круговорот. Живое вещество, образовавшись на Земле, вовлекло в грандиозный круговорот все ее элементы. Так начался процесс формирования биосферы, продолжающийся до настоящего времени. Вначале биосфера функционировала как взаимодействие одноклеточных организмов. Затем появились многоклеточные организмы. Они развились до современных форм.

Биосфера с момента возникновения претерпевает постоянные изменения, проявляющиеся в увеличении разнообразия видов, в усложнении их организации, росте биомассы. В процессе жизнедеятельности организмов коренным образом преобразовалась и неживая часть биосферы. В атмосфере появился свободный кислород, а в ее верхних слоях — озоновый экран. углекислота, извлеченная организмами из воды и воздуха, законсервировалась в отложениях угля и карбоната кальция, некоторые вещества надолго выключились из круговорота веществ (залежи полезных ископаемых). Вместе с этим происходило выветривание горных пород, в котором живые организмы также принимали активное участие. Выделяя углекислоту, органические и минеральные кислоты, они способствовали постоянной миграции химических элементов.

Таким образом, суммарная жизнедеятельность развивающихся организмов определяет особенности биосферы, которая в свою очередь обусловливает возможность выживания и направление эволюционных преобразований отдельных видов.

Основные этапы эволюции биосферы как глобальной среды жизни на Земле следует рассматривать с точки зрения формирования основных сред жизни. Отсюда можно выделить пять исторических этапов эволюции биосферы:

I — возникновение и развитие жизни в воде;

II — появление у гидробионтов симбионтов (паразиты, мутуалисты и др.), т. е. формирование новой среды жизни — организмов-хозяев;

III — заселение организмами суши и формирование новых сред жизни: наземно-воздушной и почвой;

IV — появление человека и превращение его из обычного биологического вида в биосоциальное существо;

V — переход биосферы под влиянием разумной деятельности человека в новое качественное состояние — в ноосферу.

Возникновение и развитие ноосферы

Эволюция органического мира на нашей планете прошла несколько этапов. Первый – характеризовался возникновением биологического круговорота веществ в биосфере. Второй – сопровождался формированием многоклеточных организмов и, вследствие этого, усложнением циклической структуры жизни. Эти два этапа часто называют биогенезом (от греч. bios — жизнь и qenesis — происхождение, возникновение). Третий этап связан с появлением человеческого общества, под влиянием которого в современных условиях происходит дальнейшая эволюция биосферы и превращение ее в сферу разума — в ноосферу (от греч. noos — разум и sphaira — шар). Это новое состояние биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным фактором, обусловливающим ее развитие.

Понятие «ноосфера» было введено в употребление Э. Леруа и Де Шарденом в 1927 г. Они характеризовали ноосферу как особый, надбиосферный «мыслительный пласт», который окутывает планету». В 1930-1940-х гг. В. И. Вернадский дальше развил и углубил учение о ноосфере. Он понимал под ноосферой качественно новую форму организованности, которая возникла в результате взаимодействия биосферы и общества как новое эволюционное состояние биосферы. По Вернадскому, ноосфера — высший тип целостности, управляемый за счет тесной взаимосвязи законов природы, мышления и социально-экономических законов общества.Отдельные структурно-функциональные элементы ноосферы формируются уже на современном этапе общественного развития. Процесс перерастания биосферы в ноосферу будет усиливаться по мере объединения общества для разрешения общечеловеческих, глобальных проблем развития.

В общих чертах превращение биосферы в ноосферу можно представить следующим образом (рис. 1.4). Вначале человек брал у биосферы средства к существованию и отдавал ей то, что в биосфере могли использовать другие организмы. Поэтому деятельность людей на этом этапе незначительно отличалась от деятельности других организмов. По мере развития человеческое общество начинало оказывать все более разрушительное воздействие на биосферу. В современных условиях человек уже осознает, что он должен считаться с ее законами развития и возможностями. При переходе биосферы в ноосферу перед человечеством возникает огромная по масштабами и значению задача — научиться сознательно регулировать взаимоотношения общества и природы.

Ноосфера — это период, когда человечество с помощью науки сможет осмысленно управлять природными и социальными процессами. Поэтому нельзя ноосферу считать особой оболочкой Земли. Ноосфера не может быть охвачена ни одной естественной наукой, здесь имеет место взаимодействие и взаимопроникновение естественных и общественных наук. При этом в проблеме ноосферы доминирующей является социальная сторона, а не наука и техника. Кризисные экологические ситуации, приближение глобального экологического кризиса, энергетический, продовольственный, экономический и другие кризисы — это результат социальных условий.

Глубокий анализ процесса перехода биосферы в ноосферу дает М.И. Будыко (1984). Формирование биосферы он связывает с пятью процессами: 1 — человечество стало единым целым, научно-техническая революция охватила весь земной шар; 2 — осуществилась коренная перестройка связи и обмена; ноосфера явилась иным организованным целым, все части которого на различных уровнях действуют согласованно друг с другом; 3 — открытие новых источников энергии; ноосфера предусматривает коренную перестройку

Рис. 1. Эволюция биосферы (по М. М. Камшилов, 1974):

1 — в большом абиотическом круговороте веществ (А) возникла биосфера (Б); 2 — по мере развития жизни она расширяется; 3 — в ней появляется человеческое общество (4); 4 — человеческое общество начинает поглощать вещество и энергию не только через биосферу, но и непосредственно из абиотической среды (Т); 5 — биосфера, превратившаяся в ноосферу (Н), стала развиваться под контролем разумной деятельности человека (ноогенез).

человеком окружающей природы, поэтому ему не обойтись без колоссальных источников энергии; 4 — ноосфера предусматривает социальное равенство всех людей и подъем их благосостояния; 5 — по мере развития ноосферы появится возможность регулировать состояние биосферы в соответствии с потребностями человеческого общества.

Источник

1. Биосфера. Происхождение биосферы. Структура и границы биосферы. Основные этапы эволюции биосферы. Ноосфера. Ноосферогенез.

Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин был введен в 1875г. Эдуардом Зюссом. В 1/3 20века возникло фундаментальное научное направление в естествознании – учение о биосфере, основоположником которого явл-ся В.Вернадский.

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.

По представлениям В.Вернадского, биосф включает:

1. живое вещество (совокупность живых организмов)

2. косное вещество (все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими)

3. биокосное вещество (нефть)

4. биогенное вещество (геологические породы, созданные живыми организмами)

5. радиоактивное в-во, 6. в-во космического происхождения, 7 рассеянные атомы.

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.

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.

Происх-е биосферы: современная биосф возн не сразу, а в рез-те длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотич и биотич ф-ров. (см продолжение на др стр)(стоянного взаимодействия абиотич и биотич ф-ров.сразу, а в рез-те длительной эволюции-ва промежутка времени

вести к гибели сис

В сжатом виде идеи В.Вернадского об эволюции биосферы м.б. сформулированы следующим образом:

1 . вначале сформировалась литосфера, а затем после появления жизни на суше – биосфера.

2. современное живое вещ-во генетически связано с живым вещ-вом прошлых геологических эпох.

3. живые орг-мы – главный фактор миграции хим эл-тов в земной коре

4. кол-во орг-мов бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени

5. основным движущим фактором развития процессов в биосфере явл-ся биохим энергия живого в-ва

Происхождение биосферы: 3,6 млрд. лет назад возникла в воде, О2 не было.

1 этап Возникновение жизни из неживой природы, т. Чапанина 1953 подтверждена С. Миллером. 3,5 млрд. лет назад не было атм. CO2, H20, CH4, NH3. Эти вещества образовали свободные радикалы. Появление органического вещества – аминокислоты, сахара и др. 3 млрд. лет назад образовались первые клетки.

2 этап Развитие клетки организмов 1,5-2 млрд. лет назад

3 этап Большой биологический взрыв. 450 млн. лет назад

4 этап Антропогенный этап 1,5 млн. лет назад

Ноосфера (сфера разума) – высшая стадия развития биосферы. Понятие ноосферы возникло в связи с оценкой роли чвка в эволюции биосферы. По мнению многих ученых, ноосф в будущем станет особой обл-тью Солнечной системы.

Ноосферогенез – развитие разума.

Биосфера -> Ноосфера. Ноосфера – сфера разума.

Источник

Биосфера: что такое, структура, где находится, границы, фото и видео

Биосфера существует на Земле с тех пор, как начала появляться жизнь. Она включает в себя: воду, верхнюю часть земной коры и нижние слои атмосферы. Биосфера играет важную роль для всех организмов. Но из чего она состоит, и какие у нее особенности?

Что такое биосфера?

Биосфера – это область, в которой находятся все живые организмы на планете Земля. Вода практически полностью наполнена ими, а в земной коре разные существа встречаются даже на глубине до 7 км. Атмосфера заселена до озонового слоя, дальше солнечные лучи и низкая температура убивают все живое.

Где находится, границы

Верхняя граница биосферы проходит в атмосфере, на высоте в 15-20 км от поверхности. Далее заканчивается озоновый слой, а за его пределами жизнь погибает от солнечной активности.

Нижняя граница находится в земной коре (литосфере), проходит на глубине 3,5-7,5 км. Такой диапазон обусловлен тем, что температура планеты доходит до 100 градусов Цельсия на разных глубинах. При ней начинается свертывание белков, и существование жизни практически невозможно. Однако организмы обычно не распространяются глубже нескольких метров, так как дальше им не хватает питательных веществ, света, а горные породы препятствуют продвижению.

Для обозначения области между верхней и нижней границами, используется понятие “эубиосфера”. Это пространство, в котором проживает большая часть живых существ на планете Земля.

Биомасса биосферы

Биомасса – это вес всех живых организмов, проживающих в биосфере. Значение этого параметра равно примерно 2,5 x 1012 тонн. На сушу приходится больший процент всех организмов: биомасса океана составляет только 0,003 x 1012 тонн.

Данный параметр у растений в 500-1000 раз больше, чем у животных. Их масса равна 560 млрд тонн, а у зверей – лишь 5 млрд. Биомасса людей составляет 350 млн тонн, муравьи весят 3 млрд, морские рыбы 800-2000 млн., а планктон и водоросли, находящиеся в океане, 7 млрд. тонн.

Небольшое количество организмов живет в суровых условиях на территории пустынь и во льдах. Их биомасса очень мала, что обусловлено недостатком питательных веществ, кислородом.

Основные компоненты

Биосфера обладает определенной структурой, благодаря которой ученым гораздо легче изучать ее:

1. Живое вещество – все организмы, существующие на Земле. Их масса примерно равна 3,6 трлн тонн. Они не только населяют, но и преобразуют облик планеты, влияя на нее.
2. Биогенное вещество – результат жизнедеятельности организмов. Они постоянно поглощают и перерабатывают воду, воздух и минеральные вещества. То, что образуется в итоге, может не входить в состав организмов (уголь, торф, нефть).
3. Косное вещество – все ,что образуется без участия живого (горные породы, вода).
4. Биокосное вещество – все, что перерабатывают организмы горных и осадочных пород (почва, ил).
5. Вещество космического происхождения.

В совокупности компоненты представляют собой биосферу. Причем все они взаимосвязаны и непрерывно взаимодействуют друг с другом.

Состав биосферы – оболочки

Биосфера разделена на три уровня, обладающих определенными особенностями. Также их называют оболочками.

Атмосфера

Атмосфера – область над поверхностью планеты. Через нее Земля из космоса получает необходимые газы: водород и гелий. Она полностью пронизывается радиацией от Солнца, которое нагревает планету, способствует распаду молекул и ионизации атомов.

Атмосферу можно разделить на различные слои:

• тропосфера (0-10 км);
• стратосфера (10-47 км);
• мезосфера (47-80 км);
• термосфера (80-1000 км);
• экзосфера (от 1000 км), газы рассеиваются в космическое пространство.

В состав атмосферы входят: азот 78,8%, кислород 20,9%, аргон 0,93%, углекислый газ 0,03%. Также в ней присутствуют неон, гелий, метан, водород, водяной пар и озон.

Температура, давление и плотность атмосферы постоянно меняются в зависимости от времени года и суток, расположения. Например, масса водяного пара в разных местах будет отличаться: в тропиках 3%, в Антарктиде 0,00002 %.

Гидросфера

Гидросфера – это водная оболочка Земли. Жидкость присутствует повсюду: в виде пара находится в атмосфере, в естественном состоянии просачивается сквозь землю, а также составляет основу Мирового океана.

Морская вода содержит в себе такие элементы, как: кислород, водород, хлор, натрий, магний, кальций, калий, бром и сера. Также в разном количестве в ней присутствуют и другие вещества. Фактически, в некоторых водоемах может находиться большая часть химических элементов, и все они будут влиять на местные организмы. Вода также оказывает воздействие на человека, природу, климат, более того, именно в ней зародилась жизнь.

Мировой океан составляет 94% всех вод на планете. Поэтому большая часть подводных организмов проживает именно в нем. В морской воде много растворенных газов, например углекислого больше, чем в атмосфере, в 100 раз. А кислорода наоборот, в 100 раз меньше.

Вода активно поглощает тепло от Солнца, не давая температуре на Земле подниматься критически высоко. Поверхность океана в районе экватора нагревается, образует теплые течения и уносит жидкость в полярные области. Обратно же она возвращается охлажденной. А за счет испарений образуется круговорот воды в природе, что влияет на климат.

Литосфера

Литосфера – это земля, почва, полезные ископаемые – всё, что находится в твердом веществе на поверхности планеты. В её химический состав входят алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий.

Организмы проникают в почву на глубину до 3 км, дальше им не хватает ни воздуха, ни питательных веществ для того, чтобы выжить. Камни и горные породы препятствуют проходу животных и растений.

Почва включает в себя твердые, жидкие и газообразные элементы, ей присуща живая и неживая природа. Она – результат выветривания горных пород и взаимодействия климата, растений, животных. Самый плодородный – верхний слой (гумус), содержит продукты перегнивания органики, имеет глубину в 10-15 см.

Выделяют три основных элемента почвы:

• твердая часть – это органическое вещество, состоящее из растительного, животного и микробного происхождения;
• жидкая часть – почвенный раствор, в нем находятся элементы питания, необходимые для роста растений: ионы, молекулы, коллоиды;
• газообразная часть – это воздух, который заполняет поры, в его состав входят азот, озон, углекислый газ и множество других элементов в зависимости от места, окружающих условий.

В верхних слоях живых существ больше, чем в нижних. Почва – это среда обитания микроорганизмов, формирующих ее плодородие. Они способны разрушать все природные и органические соединения, участвуя в процессе почвообразования. Также микроорганизмы очищают окружающую среду от загрязнений.

Круговорот веществ в биосфере

Химические элементы, атомы – все находится в бесконечном круговороте веществ. Они перегруппировываются и преобразуются постоянно, их запас не исчезает и распределяется между видами.

Большой круговорот элементов длится сотни лет, превращает камни в песок, медленно движутся плиты материков.

Малый круговорот происходит на уровне экосистем. Питательные вещества перемещаются из одной среды в другую: тела животных разлагаются, питая почву, становятся растениями, которые едят другие животные.

Биогеохимический цикл – это круговорот неорганических химических веществ в органическую среду. Например, процесс фотосинтеза.

Очень важными для биосферы являются круговороты таких веществ, как углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Они являются компонентами всего живого, участвуют в образовании белка, в процессах фотосинтеза.

История развития

Развитие биосферы можно отследить по живому и биокостному веществам. Земля образовалась примерно 4,5 млрд лет назад. Долгое время она формировалась и приобретала вид, отдаленно напоминающий современный. Жизнь на ней зародилась 3,5 млрд лет назад, в воде. Таков возраст древнейших останков, найденных учеными. Первыми живыми организмами на Земле стали одноклеточные.

С тех пор планета активно менялась, и биосфера также претерпевала соответствующие преобразования, пока не приобрела современный вид. Сейчас она продолжает меняться, причем нередко человек создает условия для этого. Люди пытаются увеличивать количество определенных живых существ с целью сохранения вида. Но иногда их деятельность приводит к резкому сокращению биосферы. Например, при сливе химических отходов в океан.

Искусственная биосфера

С полетами на Луну для человечества открылась эра космонавтики, все фантастические рассказы о жизни на других планетах стали планами. Но чтобы появилась возможность заселить другое небесное тело, требуется создать на нем все условия для образования биосферы. В этом поможет терраформирование. Это процесс создания искусственной биосферы на других планетах. Пока это только теория, не увенчавшаяся успехом в реальных условиях. Сейчас ученые лишь строят теории о том, как воссоздать условия для жизни на целой планете.

Механизмы устойчивости

Биосфера – саморегулирующаяся система, для нее характерна организованность (гомеостаз). Это значит, что при, слишком большой солнечной активности все живое не погибнет, а выработает механизмы сопротивления, приводящие систему в равновесие.

Живые организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Первые производят органическое вещество, а вторые его потребляют и разрушают. Эти процессы должны быть в равновесии, и важнейшим их элементом является биоразнообразие, которое гарантирует замену одних элементов другими в случаях непредвиденных ситуаций, катаклизмов.

Факторы, определяющие устойчивость

Наличие организмов, обеспечивающих круговорот веществ в системе, это важнейший фактор устойчивости. Без них углерод, который необходим для образования всего живого, быстро бы исчерпал себя. Но круговорот делает процесс непрерывным.

Есть основные факторы, которые определяют устойчивость биосистемы:

• биоразнообразие – большое количество различных видов животных, растений, микроорганизмов;
• взаимозаменяемость компонентов: одни виды могут заменить другие в случае их исчезновения или из-за других непредвиденных обстоятельств;
• дублирование, когда разные организмы выполняют одну и ту же функцию;
• жизненная активность: организмы довольно быстро размножаются и распространяются при необходимости.

На экваторе наблюдается самое большое разнообразие видов, следовательно здесь экосистема находится в большем равновесии.

Биосфера пребывает в непрерывном движении. Людям необходимо охранять виды, которые вымирают, и не допускать слишком больших изменений, ведь они способны пошатнуть всю систему в целом.

Интересное видео о биосфере

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник