- Гипермаркет знаний>>Экология>>Экология 10 класс>> Биосфера
- § 21. Биосфера
- Вспомните
Экосистема Озон Осадочные породы Ультрафиолетовое
излучение
Все экосистемы Земли являются только подразделениями, составными частями единой гигантской экосистемы, охватывающей всю поверхность планеты. Эту глобальную экосистему называют биосферой.
Учение о биосфере. Учение о биосфере создано русским геохимиком В. И. Вернадским. Он впервые оценил масштабы влияния жизни на физическую природу.
Биосфера, по В. И. Вернадскому, — это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов.
В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном — тонким слоем газа озона на высоте 16—20 км. Он задерживает губительные ультрафиолетовые лучи солнца.
Океан насыщен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10—11 км. В глубину твердой части Земли активная жизнь проникает местами до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях).
Результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются еще глубже.
Рис. 81. Первые растения суши (400 млн. лет назад)
Размножение, рост, обмен веществ, активность живых организмов за миллиарды лет полностью преобразовали эту часть нашей биосферы.
Всю массу организмов всех видов В. И. Вернадский назвал живым веществом Земли.
В химический состав живого вещества входят те же самые атомы, которые составляют неживую природу, но в ином соотношении. В ходе обмена веществ живые существа постоянно перераспределяют химические элементы в природе. Таким образом меняется химизм биосферы.
В. И. Вернадский писал, что на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому н более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.
За миллиарды лет фотосинтезирующие организмы связали и превратили в химическую работу огромное количество солнечной энергии.
Часть ее запасов в ходе геологической истории накопилась в виде залежей угля и других ископаемых органических веществ — нефти, торфа и др.
За счет фотосинтеза накоплен кислород атмосферы (рис. 82). На ранней Земле в атмосфере преобладали другие газы: водород, метан, аммиак, углекислый газ. За счет кислорода возник озоновый экран.
Молекулы этого газа состоят из трех атомов кислорода и образуются при действии на молекулярный кислород ультрафиолетовых лучей.
Таким образом, жизнь сама создала защитный слой в атмосфере, задерживающий большинство этих лучей.
В.И.Вернадский (1853 -1945) выдающийся русский ученый
Большая часть углекислого газа современной атмосферы выделяется в процессах дыхания бесчисленных живых существ или сжигания органического топлива. Атмосферный азот тоже следствие деятельности жизни, он образуется в результате активности ряда почвенных бактерий.
Благодаря живым существам возникли многие горные породы на Земле. Организмы обладают способностью избирательно поглощать и накапливать в себе отдельные элементы в гораздо большем количестве, чем они есть в окружающей среде.
Например, многие морские виды концентрируют в своих скелетах кальций, кремний или фосфор и, отмирая, создают на дне водоемов большие толщи осадочных пород: залежи известняков, мела, кремнистых сланцев, фосфоритов.
Такие породы называются органогенными, так как они обязаны своим происхождением живым организмам (рис. 83).
Жизнью создан на поверхности суши почвенный слой. В почве так тесно связаны между собой минеральные компоненты, разлагающиеся органические вещества и многочисленные микро- и макроорганизмы, что В. И. Вернадский отнес ее к особым, биокосным телам природы.
Такой же биокосный состав имеют и воды Мирового океана, насыщенные продуктами обмена веществ и населенные бесчисленными обитателями.
Живые организмы играют большую роль в разрушении и выветривании горных пород на суше. Они — главные разрушители мертвого органического вещества.
Таким образом, за период своего существования жизнь преобразовала атмосферу Земли, состав вод океана, создала озоновый экран, почвы, многие горные породы. Изменились условия выветривания пород, большую роль стал играть микроклимат, создаваемый растительностью, изменился и климат Земли.
Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.
Живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов, которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Эти циклы делят на две основные группы: круговороты газов и осадочные круговороты. В первом случае главный поставщик элементов — атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором — горные осадочные породы (фосфор, сера идр.).
Круговорот углерода (рис. 84). Источником его для фотосинтеза служит углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере или растворенный в воде. Углерод, связанный в горных породах, вовлекается в круговорот значительно медленнее.
В составе синтезированных растением органических веществ углерод поступает затем в цепи питания через живые или мертвые ткани растений и возвращается в атмосферу снова в форме углекислого газа в результате дыхания, брожения или сгорания топлива (древесины, нефти, угля и т. п.).
Продолжительность цикла углерода равна трем-четырем столетиям.
Рис. 84. Круговорот углерода в биосфере
Круговорот азота (рис. 85). Растения получают азот в основном из разлагающегося мертвого органического вещества посредством деятельности бактерий, которые превращают азот белков в усваиваемую растениями форму. Другой источник — свободный азот атмосферы — растениям непосредственно недоступен.
рис. 85. Круговорот азота в биосфере.
Но его связывают, т. е. переводят в другие химические формы, некоторые группы бактерий и синезеленые водоросли, они обогащают им почву.
Многие растения находятся в симбиозе с азотфиксирующими бактериями, образующими клубеньки на их корнях.
Из отмерших растений или трупов животных часть азота, за счет деятельности других групп бактерий, превращается в свободную форму и вновь поступает в атмосферу.
Круговорот фосфора и серы. Фосфор и сера содержатся в горных породах. При их разрушении и эрозии они поступают в почву, оттуда используются растениями. Деятельность организмов-редуцентов снова возвращает их в почву.
Часть соединений азота и фосфора смывается дождями в реки, а оттуда — в моря и океаны и используется водорослями.
Но в конце концов в составе мертвого органического вещества они оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.
Цикл кислорода. Цикл кислорода занимает на Земле около 2000 лет, воды — около 2 млн лет.
Это значит, что атомы этих веществ за историю Земли многократно проходили через живое вещество, побывав в телах древних бактерий, водорослей, древовидных папоротников, динозавров и мамонтов.
Биосфера прошла длительный период развития, в течение которого жизнь меняла формы, распространилась из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Содержание кислорода в атмосфере постепенно росло (см. рис. 82).
Рис. 86. Круговорот воды в биосфере.
За последние 600 млн лет скорости и характер круговоротов приблизились к современным. Биосфера функционирует как гигантская слаженная экосистема, где организмы не только приспосабливаются к среде, но и сами создают и поддерживают на Земле условия, благоприятные для жизни.
Примеры и дополнительная информация
1. На ранней Земле, когда не было растительного покрова, испарение воды с суши было понижено, а сток в реки и моря — повышен. Появление наземных растений и почв и постепенное увеличение занятых ими площадей сильно уменьшило сток.
В воздух стало поступать значительно больше паров через испарение растительностью, что привело к увеличению количества осадков на суше. В свою очередь это способствовало продвижению растений в глубь континентов. Таким образом растительность изменяла климат в благоприятную для себя сторону.
Это пример положительной обратной связи между организмами и окружающей средой, когда начавшийся процесс усиливает сам себя и ведет к направленным изменениям условий.
2. В составе живого вещества обнаружено больше половины элементов таблицы Менделеева, но преобладают 14 из них.
Десятки процентов веса приходятся всего на два элемента — кислород и водород, проценты — на углерод, азот и кальций, десятые доли процента составляют фосфор, кремний, калий и сера, сотые доли — магний, железо, натрий, хлор и алюминий. Остальные элементы более редки, хотя часто бывают необходимы. Эти 14 элементов не случайная совокупность.
На них приходится 99,9% общей массы живых организмов, и они же образуют 98,9% веса всей земной коры, хотя и находятся в ней в иных пропорциях. Таким образом, жизнь — «плоть от плоти» химическое производное нашей Земли.
3. Жизнь распределена на поверхности Земли неравномерно. Существуют области ее повышенной концентрации в биосфере — на границах раздела разных сред: воды, воздуха и горных пород. В. И. Вернадский назвал их «пленками жизни».
В верхнем 100-метровом слое океанов сосредоточено 95% всего планктона, в 1 г почвы находится до 2,5 млрд клеток микроорганизмов. Наиболее полно развита жизнь и наиболее активны биогеохимические процессы в местах контакта всех трех сред: воды, воздуха и твердого субстрата.
Здесь в оптимуме находятся все факторы, необходимые* для жизни. В устьях рек, на побережьях морей развиваются богатые сообщества, которые могут быть названы «сгущениями жизни».
Дополнительная неравномерность распределения жизни на Земле обусловлена географической зональностью и масштабами поступления солнечной энергии на разные участки земной поверхности.
4. На суше ежегодно в круговорот веществ поступает около 150 млрд т растительной продукции. Океаны создают вдвое меньше.
Если принять общую первичную продукцию суши за 100%, то вклад разных континентов будет примерно следующим: Европа — 6%, Азия— 28, Африка— 22, Северная Америка— 13, Южная Америка — 26, Австралия с островами Океании — 5%.
Если же сравнить продуктивность растений на единицу площади, например на гектар, то она составляет (в процентах от средней по всем континентам) в Европе 89, в Азии — 103, в Африке — 108, в Северной Америке — 86, в Южной Америке — 220, в Австралии — 90.
5. Весь кислород, содержащийся в атмосфере, а также во многих поверхностных минералах, накоплен за счет фотосинтеза.
При полностью замкнутом биологическом круговороте накопления кислорода не должно происходить, так как все его количество полностью расходовалось бы в процессах дыхания живых организмов и разложения мертвых остатков.
Однако значительное количество органического вещества выпадало в прошлом из круговорота, превращаясь в каменный уголь, торф, горючие сланцы и др. Поэтому содержание кислорода в воздухе постепенно росло.
6. Вес живого вещества в биосфере ничтожен, он составляет примерно десятитысячную долю процента от веса земной коры. Ежегодно производится около 0,1 от существующей массы и столько же разрушается.
Следовательно, за 10 млн лет через живые организмы проходит масса вещества, равная весу земной коры. Если можно было бы собрать всю биомассу, произведенную на Земле за последние 600 млн лет, то она покрыта бы Землю слоем 2000 км. • Вопросы. 1.
Каковы закономерности распределения биомассы растений по климатическим зонам Земли? 2. Как связаны между собой различные экосистемы Земли? Приведите примеры. 3. Почему биосферу часто называют глобальной экосистемой? 4. Один из крупнейших русскихученых, К. А.
Тимирязев, исследовавший фотосинтез растений, писал, что растения выполняют космическую роль на Земле. Подтвердите его точку зрения.
5. Следы препарата ДДТ, использовавшегося против вредных насекомых в сельском хозяйстве развитых стран, обнаружены на берегахАнтарктиды. Какими путями мог попасть туда этот препарат?
- • Задание.
- Темы для дискуссий.
Рассмотрите карту продуктивности разных районов земного шара. Оцените приблизительно, какова доля наиболее и наименее продуктивных районов в общей территории суши и океана. В каком по продуктивности районе мира расположена наша страна?
1. Вечна ли биосфера? 2. Могут ли люди усовершенствовать биосферу? 3. Как изменятся условия жизни на Земле, если все захороненное в недрах органическое вещество будет сожжено или подвергнется разложению? 4. Почему считают, что человечество стало сейчас силой геологического масштаба?
Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. — 6-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 304 с.
Календарно-тематическое планирование по экологии, видео по экологии онлайн, Экология в школе скачать
Содержание урока
конспект урока
опорный каркас презентация урока
акселеративные методы интерактивные технологии Практика
задачи и упражнения самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения
рефераты
статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные
словарь терминов прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год методические рекомендации программы
обсуждения Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.
Ломакина О.А. Учение В.И. Вернадского о биосфере
На сегодняшний день существует несколько понятий биосферы, основным среди которых считается следующее: биосфера – это среда существования всех живых организмов.
Область охватывает большую часть атмосферы и заканчивается в начале озонового слоя. Также в биосферу входит вся гидросфера и некоторая часть литосферы.
В переводе с греческого слово означает «шар» и именно в пределах этого пространства обитают все живые организмы.
Ученый Вернадский считал, что биосфера – это организованная сфера планеты, которая находится в контакте с жизнью. Он первый создал целостное учение и раскрыл понятие «биосферы». Работа российского ученого началась в 1919 году, а уже в 1926 гений презентовал миру свою книгу «Биосфера».
Согласно Вернадскому биосфера – это пространство, область, место, которое состоит из живых организмов и среды их обитания. Кроме того, ученый считал биосферу производным. Он утверждал, что она является планетарным явлением, имеющим космический характер.
Особенностью данного пространства является «живое вещество», которое населяет пространство, а также придает уникальный облик нашей планете. Под живым веществом ученый понимал все живые организмы планеты Земля.
Вернадский считал, что на границы и развитие биосферы влияют различные факторы:
- живое вещество;
- кислород;
- углекислый газ;
- вода в жидком состоянии.
Эту среду, в которой сосредоточена жизнь, могут ограничивать высокие и низкие температуры воздуха, минеральные вещества и чрезмерно соленая вода.
Когда начинается осенняя сессия у заочников 2021 год
Видео
Основные положения учения о биосфере
Ключевые положения учения Вернадский изложил в работах «Биосфера», «Область жизни», «Биосфера и космос».
Ученый обозначил границы биосферы, включив в нее всю гидросферу вместе с океаническими глубинами, земную поверхность (верхний слой литосферы) и часть атмосферы до уровня тропосферы.
Биосфера является целостной системой. Если один из ее элементов погибнет, то биосферная оболочка разрушится.
Вернадский первый из ученых, кто стал употреблять понятие «живое вещество». Жизнь он определял как фазу развития материи. Именно живые организмы подчиняют себе другие процессы, которые происходят на планете.
Характеризируя биосферу, Вернадский утверждал следующие положения:
Как сделать маникюр в домашних условиях самой себе
- биосфера является организованной системой;
- живые организмы являются доминирующим фактором на планете, и они сформировали современное состояние нашей планеты;
- на земную жизнь оказывает влияние космическая энергия
Таким образом, Вернадский заложил основы биогеохимии и учений о биосфере. Многие его утверждения актуальны на сегодняшний день. Современные ученые продолжают изучать биосферу, но они также уверенно опираются на учение Вернадского. Жизнь в биосфере распространена везде и всюду обитают живые организмы, которые за пределами биосферы существовать не могут.
Границы и слои биосферы
По Вернадскому, принадлежность планетарного вещества к биосфере определяется наличием в нем тех или иных форм жизни.
Воздушная среда в биосфере является верхним слоем.
Его границы определяются уровнем проникновения агрессивного ультрафиолетового излучения: наверху тропосферы (надвоздушной оболочки Земли) жесткий ультрафиолет не дает развиваться живым организмам, а значит, границы биосферы заканчиваются.
Верхняя граница биосферы находится на высоте 20 км над уровнем моря.
Нижние границы биосферы определяются температурным порогом, при котором может существовать жизнь. В почве Земли этот порог достигает 4 км, а в воде – 11 км. Именно на этих уровнях ученые находят живые микроорганизмы.
Состав и распределение биомассы на планете
- растения (450 ГтС);
- бактерии (70 ГтС);
- грибы (12 ГтС).
Суммарная же биомасса всего животного царства Земли (включая человека) составляет всего 2ГтС.
Значение теории Вернадского для науки в том, что это учение связывает все живое на планете в единую систему, каждый элемент которой влияет на все остальные. Человек, как мыслящее существо, обязан делать все для того, чтобы свести к минимуму свое негативное влияние на биосферу планеты.
Понравилась ли Вам статья?
Нажмите на звездочку =)
Учение Вернадского о биосфере: теория и значение для науки
Биосфера – место обитания живых существ. Зарождение жизни тесно связано с развитием оболочек земли. Она начала свое формирование около 4 миллиардов лет назад, затем появились первые признаки жизни на нашей планете.
Становление биосферы и ее поэтапное формирование обусловлено влиянием ряда факторов: действием на Землю космической энергии, развитием живых организмов и человечества.
Термин биосфера ввел австрийский ученый Зюсс еще в 19 столетии, он выделил все оболочки Земли, но подробное их описание совершил в 20 ст. отечественный ученый В.И. Вернадский (первый президент Украинской Академии Наук). Он описал границы биосферы, разработал единое учение о биосфере.
История создания учения
В. Вернадский
Весь накопленный человечеством к концу XIX века мыслительный опыт требовал систематизации знаний о “живом слое земли”. Многообразие взаимосвязей живых организмов с окружающей их средой интересовало многих мыслителей еще в средние века, самим термином “биосфера” наука обязана Зюссу, австрийскому геологу, предложившему его в 1875 году.
Но является основоположником учения о биосфере именно Вернадский – Владимир Иванович первым дал определения составляющих ее частей.
Учение Вернадского базируется на глубоких знаниях русского ученого в области биологии, биогеохимии и других наук, без которых невозможно системное понимание происходящих в живой природе процессов.
До периода работы над своим фундаментальным учением автор изложил его основы в научных работах в области химии, минералогии, биохимии.
Само учение о биосфере как самостоятельный научный труд было создано в 1926 году.
Понятие биосферы и ноосферы
Хотя термин “биосфера” был введен в науку до учения Вернадского, именно его его трактовка стала общеупотребительной. Сам Вернадский определял биосферу как “область существования живого вещества”, включая в нее три оболочки нашей планеты: литосферу, гидросферу и атмосферу. Другими словами, эта сложнейшая система охватывает собой все места существования жизни Земле:
- сушу (на поверхности и в недрах почвы);
- воду и подводное пространство;
- воздушную прослойку Земли.
Далее учение о биосфере развивалось, в современной трактовке появилось новое определение биосферы. В него добавилась та часть планетарной материи, которая находится в непрерывном процессе обмена с живыми организмами.
Понятие ноосферы также открыл для ученой общественности Вернадский. Под этим термином он подразумевал все сферы взаимодействия человека с живой природой и все то влияние, которое это взаимодействие оказывает.
Основные положения учения Вернадского заключаются в постоянстве количества живого вещества на Земле, зависимости живой материи от энергии Солнца и вулканического тепла, признании происхождении живых организмов только от себе подобных (жизнь – из жизни), ведущей роли зеленых растений в усвоении энергии Солнца (фотосинтез). Русский ученый также доказал, что современная жизнь на планете связана генетически с жизнью прошедших эпох.
Живое вещество, его функции
В основе концепции глобальной экосистемы заложено понимание термина «живое вещество». Большую часть живого вещества составляет земная растительность (около 90%). Данное вещество является самым мощным энергетическим, а также геохимическим фактором, его можно смело назвать основным фактором развития биосферы.
Как известно, источником биохимической активности живых организмов является солнечная энергия, без которой не сможет произойти такой важный процесс как фотосинтез.
С самого своего появления жизнь не стоит на месте, а постоянно развивается. Тем самым, влияя на окружающую среду и, в определенной мере, изменяя ее.
Исходя из этого, можно с полной уверенностью сказать, что эволюционный процесс экосистемы и всей органической жизни проходит параллельно.
Жизнь на нашей планете появилась около четырех миллиардов лет назад, с этого самого момента на Земле и сформировалась биосфера. Огромный вклад в образование биосферы внесли цианобактерии. Они первыми освоили кислородный фотосинтез. Других претендентов на производство атмосферы не существовало в мире прокариотов.
Живая оболочка Земли — это не только сфера, в которой находится все живое, но и совместный результат деятельности организмов. Вещество и биосфера неразделимы. Биосферный уровень включает в себя все живое вещество планеты.
Геологический круговорот веществ происходит в течение многих тысяч и миллионов лет. В процессе круговорота образуется живое вещество из неорганических соединений, впоследствии органика распадается на неорганические компоненты.
Важнейшим результатом биогеохимических преобразований органического вещества можно считать кислородную революцию. Огромный вклад в это биогеохимическое изменение внесли древнейшие организмы — цианобактерии. Именно они явились родоначальниками фотосинтеза, в результате которого выделялся кислород, изменивший до неузнаваемости облик нашей планеты.
Границы и слои биосферы
По Вернадскому, принадлежность планетарного вещества к биосфере определяется наличием в нем тех или иных форм жизни.
Воздушная среда в биосфере является верхним слоем. Его границы определяются уровнем проникновения агрессивного ультрафиолетового излучения: наверху тропосферы (надвоздушной оболочки Земли) жесткий ультрафиолет не дает развиваться живым организмам, а значит, границы биосферы заканчиваются. Верхняя граница биосферы находится на высоте 20 км над уровнем моря.
Нижние границы биосферы определяются температурным порогом, при котором может существовать жизнь. В почве Земли этот порог достигает 4 км, а в воде – 11 км. Именно на этих уровнях ученые находят живые микроорганизмы.
От тундры до тропических лесов. Классификация биомов планеты
Характеристика биосферы неразрывно связана с понятием биом. Под этим термином понимаются крупные биологические системы, которые имеют некий преобладающий тип растительности или специфические особенности ландшафта. Всего их девять. Ниже представлена краткая характеристика основных биомов биосферы:
- Тундра. Обширное безлесное пространство, которое занимает северные части Евразии и Северной Америки. Растительность этой зоны не богата, в основном это лишайники, сезонные травы и мхи. Животный мир более разнообразен, особенно в теплые месяцы года, когда начинается сезон миграции многих видов птиц и и животных.
- Тайга. Основной вид растительности этой области — хвойные леса. Биом занимает около 11 % территории всей суши. Несмотря на суровые погодные условия, в тайге чрезвычайно разнообразный растительный и животный мир.
- Листопадные леса. Располагаются в умеренной зоне. Сезонность климата и достаточное количество влаги позволили развиться определенному типу растительности этого биома. В основном это широколиственные породы деревьев. Кроме того, эти леса являются домом для множества млекопитающих, птиц и грибов, не говоря о насекомых и микроорганизмах.
- Степи. Этот биом представлен азиатскими степями и классическими прериями Северной Америки. Чаще всего это безлесные открытые пространства, так как сказывается существенный дефицит влаги. Но животный мир все так же разнообразен.
- Средиземноморская зона. Территория вокруг одноименного моря отличается жарким и довольно засушливым летом и весьма комфортной прохладной зимой. Типичная растительность представлена жестколистными лесами, колючими кустарниками и травами.
- Пустыни. К сожалению, более 30 % суши занимают области совсем не благоприятные для обитания живых организмов. Пустынные зоны встречаются по всей Африке и Австралии, в Южной Америке, а также на Юге, Юго-Западе и в Центре Евразии. Растительность и животный мир этих регионов довольно скудные.
- Саванны. Этот биом представляет собой открытые пространства, которые полностью покрыты травой и единичными деревьями. Несмотря на то, что это довольно бедные почвы, животный мир этой зоны поражает своим разнообразием. Саванны характерны для Африки, Южной Америки и Австралии.
- Колючее (тропическое) редколесье. Эту зону отличают причудливые формы колючих кустарников и многовековые деревья — баобабы. Из-за неравномерного распределения осадков, растительность этого биома довольно редкая. Тропическое редколесье можно встретить на Юго-Западе Азии и в Африке.
- Тропические леса. Это самая влажная зона нашей Планеты. Растительность этого биома поражает своей масштабностью и разнообразием. Широколиственные дождевые леса располагаются в бассейнах крупных полноводных рек, таких как Амазонка, Ориноко, Нигер, Замбези, Конго. А также покрывают территории полуостровов и архипелагов Юго-Восточной Азии.
Структура биосферы
Состав биосферы по Вернадскому представлен следующими структурами:
1. Живое вещество. Ученый определял его как совокупность всех живых существ, населяющих планету в текущее время.
2. Биогенная материя. Это продукты жизнедеятельности живых существ.
3. Косное вещество. По учению Вернадского, это элемент биосферы, который образуется без вклада живой материи. К косному веществу ученый относил горные породы (небиогенные), а также минералы.
4. Биокосное вещество. Этот структурный элемент биосферы образован взаимодействием живого вещества и неживых структур. К биокосному веществу ученый относил воду, почву, атмосферу у поверхности Земли.
Свойства и основные функции
Энергетическая функция. Живые существа накапливают энергию Солнца, потребляя на собственные нужды около 15% ассимилированной энергии. Оставшаяся часть накапливается в биосфере, преобразуется и рассеивается в ней.
Газообразующая функция. Подавляющее большинство основных газов биосферы синтезируется и преобразуется живым веществом. В поддержании постоянства газового состава Земли биосфера играет важнейшую роль.
Концентрационная функция. Живое вещество биосферы способно избирательно концентрировать химические элементы, и далее служить для человека либо источником питательных веществ, либо нести опасность (например, отравления тяжелыми металлами).
Деструктивная функция. Живое вещество бесконечно вовлекает неживые структуры в метаболический круговорот, что порождает перетекание живых структур в неживые и обратно.
Прием лома твердых сплавов в Москве
Средообразующая функция. Это сумма всех вышеперечисленных функций биосферы, позволяющая преобразовывать окружающую среду в подходящую для развития жизни в ней.
Думай, делай выводы, действуй
Проверь свои знания
- Что такое биосфера?
- Какие учёные принимали участие в развитии представления о биосфере?
- Почему биосферу считают живой оболочкой Земли?
- Какие виды вещества выделяют в структуре биосферы?
- Каковы границы биосферы?
Выполни задания
- Дайте определение понятия «биосфера».
- Составьте перечень видов вещества биосферы, охарактеризовав каждый из них.
- Сравните биосферу с другими оболочками Земли.
Обсуди с товарищами
- Какое влияние на формирование биосферы оказала эволюция органического мира?
- Как влияет на биосферу хозяйственная деятельность человека?
- Какова геологическая роль живых организмов?
Выскажи мнение
Как происходило формирование такого биокосного вещества, как ил?
В последние годы были получены сведения, что следы жизни в литосфере прослеживаются глубже — до 7,5 км.
- Биология раскрывающая жизнь
- Глава 1. Введение в Биологию 1. ПРИЗНАКИ ЖИВОГО. БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ. МЕТОДЫ БИОЛОГИИ
- 2. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ. РОЛЬ БИОЛОГИИ В ФОРМИРОВАНИИ КАРТИНЫ МИРА
- 3. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. ЕДИНСТВО ЖИВОЙ ПРИРОДЫ
- 9. НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ: вирусы
- 25. РАЗВИТИЕ БИОЛОГИИ В ДОДАРВИНОВСКИЙ ПЕРИОД
В.И. Вернадский "Биосфера и Ноосфера"
«И все же, несмотря на фантасмагоричность гностических идей, в них оказалась и конструктивная деталь: гностики открыли мир энергий, окружающий видимую природу. Как им удалось предвосхитить открытия физиков XX в. без приборов и сложной математики – объяснить не могу» Л.
Гумилёв «Этносфера»
Из невидимых излучений нам известны пока немногие. Мы едва начинаем сознавать их разнообразие, понимать отрывочность и неполноту наших представлений об окружающем и проникающем нас в биосфере мире излучений, об их основном, с трудом постижимом уму, привыкшему к иным картинам мироздания, значении в окружающих нас процессах.
Излучениями нематериальной среды охвачена не только биосфера, но все доступное, все мыслимое пространство. Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, без перерыва, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны — от волн, длина которых исчисляется десятимиллионными долями миллиметра, до длинных, измеряемых километрами.
Все пространство ими заполнено. Нам трудно, может быть и невозможно, образно представить себе эту среду, космическую среду мира, в которой мы живем и в которой — в одном и том же месте и в одно и то же время — мы различаем и измеряем по мере улучшения наших приемов исследования все новые и новые излучения.
Их вечная смена и непрерывное заполнение ими пространства резко отличают лишенную материи космическую среду от идеального пространства геометрии. Это — излучения разного рода. Они выявляют изменение среды и находящихся в ней материальных тел. Одни из них для нас вырисовываются в форме энергии — передачи состояний.
Но наряду с ними, в том же космическом пространстве, часто со скоростью того же порядка, идет иное излучение быстро переносящихся отдельных мельчайших частиц, наиболее изученными из которых, помимо материальных, являются электроны, атомы электричества, составные части элементов материи — атомов. Это две стороны одного и того же явления, между ними есть переходы.
Передача состояний есть проявление движения совокупностей, будут ли то кванты, электроны, магнетоны, заряды. Движение отдельных их элементов связано с совокупностями; сами они могут оставаться на месте.
Излучение частиц есть проявление переноса отдельных элементов совокупностей. Эти частицы, так же как и излучения, связанные с передачей состояний, могут проходить через строящие мир материальные тела.
Они могут являться столь же резкими источниками изменения явлений, наблюдаемых в среде, в которую они попадают, как являются ими формы энергии.
Сейчас мы далеки от сколько-нибудь удовлетворительного их познания и можем в области геохимических явлений биосферы пока не принимать во внимание излучения частиц.
Но мы должны на каждом шагу считаться во всех наших построениях с теми излучениями передачи состояний, которые являются для нас формами энергии.
В зависимости от формы излучений, в частности, например, от длины их волн, они будут нам проявляться как свет, теплота, электричество, будут различным образом менять материальную среду, нашу планету и тела, ее составляющие. Исходя из изучения длины волн, можно различить огромную область таких излучений.
Она охватывает сейчас около сорока октав. Мы можем получить ясное представление об этом числе, вспомнив, что одной октавой является видимая часть солнечного спектра. Мы явно не дошли в этой форме до полного охвата мира, до познания всех октав. Все дальше и дальше расширяется область излучения с ходом научного творчества…
Но в наши научные представления о космосе, в паши обычные построения мира входят немногие лаже из тех сорока октав, существование которых является несомненным. Космические излучения, принимаемые нашей планетой, строящие, как увидим, ее биосферу, лежат только в пределах четырех с половиной октав из сорока нам известных.
Нам кажется невероятным отсутствие остальных октав в мировом пространстве; мы считаем это отсутствие кажущимся, объясняем его их поглощением в материальной разреженной среде высоких слоев земной атмосферы. Для наиболее известных космических излучений — лучей Солнца — известна одна октава световых лучей, три октавы тепловых и пол-октавы ультрафиолетовых.
Представляется несомненным, что эта последняя является небольшим осколком, пропущенным стратосферой.
Космические излучения вечно и непрерывно льют на лик Земли мощный поток сил, придающий совершенно особый, новый характер частям планеты, граничащим с космическим пространством.
Благодаря космическим излучениям биосфера получает во всем своем строении новые, необычные и неизвестные для земного вещества свойства, и отражающий ее в космической среде лик Земли выявляет в этой среде новую, измененную космическими силами картину земной поверхности.
Вещество биосферы благодаря им проникнуто энергией; оно становится активным, собирает и распределяет в биосфере полученную в форме излучений энергию, превращает ее в конце концов в энергию в земной среде свободную, способную производить работу.
Образованная им земная поверхностная оболочка не может, таким образом, рассматриваться как область только вещества; это область энергии, источник изменения планеты внешними космическими силами. Лик Земли ими меняется, ими в значительной мере лепится.
Он не есть только отражение нашей планеты, проявление ее вещества и ее энергии — он одновременно является и созданием внешних сил космоса.
Благодаря этому история биосферы резко отлична от истории других частей планеты, и ее значение в планетном механизме совершенно исключительное.
Она в такой же, если не в большей, степени есть создание Солнца, как и выявление процессов Земли. Древние интуиции великих религиозных созданий человечества о тварях Земли, в частности о людях как детях Солнца, гораздо ближе к истине, чем думают те, которые видят в тварях Земли только эфемерные создания слепых и случайных изменений земного вещества, земных сил. Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма, в котором, как мы знаем, нет случайности. …
Биосфера не может быть понята в явлениях, на ней происходящих, если будет упущена эта ее резко выступающая связь со строением всего космического механизма. И эту связь мы можем установить в бесчисленных нам известных других фактах ее истории.
По существу, биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию — электрическую, химическую, механическую, тепловую и т.д.Космические излучения, идущие от всех небесных тел, охватывают биосферу, проникают всю ее и все в ней.
Мы улавливаем и сознаем только ничтожную часть этих излучений, и среди них мы изучали почти исключительно излучения Солнца. Но мы знаем, что существуют и падают на биосферу волны иных путей, идущие от отдельнейших частей космоса. Так, звезды и туманности непрерывно шлют на нашу планету световые излучения.
Все говорит за то, что открытые В.
Гессом в верхних слоях атмосферы проникающие излучения возникают вне границ нашей Солнечной системы. Их возникновение ищут в Млечном Пути, в туманностях, в звездах типа Мира Цети. Может быть, из Млечного Пути (В. Нернст) происходят загадочные проникающие радиации, столь яркие в высоких слоях нашей атмосферы. Их учет и их понимание — дело будущего.
Но, несомненно, не они, а лучи Солнца обусловливают главные черты механизма биосферы. Изучение отражения на земных процессах солнечных излучений уже достаточно для получения первого, но точного и глубокого представления о биосфере как, о земном и космическом механизме. Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена биосфера.
В значительной мере биосфера является проявлением его излучений; она составляет планетный механизм, превращающий их в новые разнообразные формы земной свободной энергии, которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты.
Для нас уже ясно огромное значение в биосфере коротких ультрафиолетовых волн солнечной радиации, длинных красных тепловых и промежуточных лучей видимого светового спектра. В строении биосферы мы уже сейчас можем выделить ее части, играющие роль трансформаторов для этих трех различных систем солнечных колебаний.
Медленно и с трудом выявляется нашему уму механизм превращения солнечной энергии в биосфере в земные силы. Мы привыкли видеть другие черты в отвечающихему явлениях; он скрыт для нас в бесконечном разнообразии красок, форм, движений природы — мы сами составляем его часть нашей жизнью.
Века и тысячелетия прошли, пока человеческая мысль могла отметить черты единого связного механизма в кажущейся хаотической картине природы.
Превращение трех систем солнечных излучений в земную энергию происходит отчасти в одних и тех же участках биосферы, но местами в ней выделяются области, в которых резко преобладают превращения одного какого-нибудь рода, Носители превращений — всегда природные тела, и они резко различны для ультрафиолетовых, световых и тепловых солнечных волн.
Не менее гибельны представления механистического характера, видешие в живых организмах одну игру физико-химических сил. Они ограничивают область научного искания и заранее предрешают его результат; вносят в научную область угадку, затемняют научное понимание.
Конечно, если бы угадка была удачна, научная обработка быстро сгладила бы все шероховатости. Но угадка оказалась слишком тесно связанной с абстрактными философскими построениями, чуждыми научно изучаемой реальности, приводящими к чрезвычайно упрощенным представлениям о жизни, уничтожающим сознание сложности явлений. До сих пор — в течение столетий — эта угадка ни на шаг не подвинула понимание жизни….
В чем заключается сущность учения вернадского о биосфере
Труды выдающегося русского ученого-геохимика В.И. Вернадского заложили основы биогеохимии и учения о биосфере. Его достижения в естественных науках известны во всем мире и до сих пор вызывают интерес в научном мире. Особую популярность академику принесла монография, в которой он представил свою знаменитую концепцию о биосфере.
Учение Вернадского о биосфере
В 1926 году русский геохимик В.И. Вернадский опубликовал монографию «Биосфера». К тому времени науке уже была знакома теория существования на планете особого пространства, в котором обитают живые организмы.
Впервые термин «биосфера» был предложен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 году, однако ученый не сформировал для него точного определения. Целостное учение о новой науке представил Вернадский. Обобщив труды Ч. Дарвина, Д.И. Менделеева, А.
Эйнштейна и многих других известных естествоиспытателей, он смог дать понятию определение.
Биосфера — это наружная оболочка планеты, которая включает в себя все живые организмы и среду их обитания. В ее состав входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы и вся гидросфера.
Биосфера включает в себя всю поверхность земли, а также часть ее недр, в которых расположены породы, возникшие в результате деятельности живых организмов. Ученый впервые описал биосферу как динамичную систему, в которой живая и неживая природа Земли взаимодействуют, составляя единый целостный механизм.
Вернадский считал, что изучение человеческой природы и особенностей ее взаимодействия с окружающими миром необходимо начинать с самых основ. То есть с начала появления на Земле растений, зверей, людей и других организмов.
Для этого в своих работах он изучал компоненты биосферы, ее границы, особенности развития и эволюционные процессы.
Высший уровень развития биосферы Вернадский называл ноосферой, когда разумная деятельность человека является определяющим фактором развития жизни.
Таким образом, ученый сформировал учение, которое позволило применить новый подход к проблемам сохранения и развития жизни, а также к изучению самой планеты.
Владимир Иванович Вернадский. Источник: wikimedia.org
Сущность и состав биосферы
Вернадский определяет биосферу как «лик земли» — наружную часть или поверхность, которая служит границей между землей и космосом.
Биосфера поглощает космические излучения, исходящие от всех небесных тел, среди которых только солнечные лучи определяют основные признаки ее механизма.
Солнечная энергия превращается в биосфере в земные силы, частью которых являются и живые организмы.
По Вернадскому биосфера состоит из:
- живого вещества;
- косного (неживого) вещества;
- неживого биогенного вещества;
- биокосного вещества.
Живое вещество в учении академика играет ведущую роль, представляя собой совокупность всех живых организмов, населяющих пространство планеты.
Вернадский полагал, что химическая энергия биосферы в своей активной форме возникает у энергии Солнца совокупностью живым организмов — живым веществом земли.
Из этого следует, что с прекращением жизни прекратятся и химические изменения на поверхности Земли, то есть в биосфере.
Количество живого вещества он называл биомассой, величина которой за все время почти не изменилась. Это означает, что все живые вещества, когда-либо проживавшие на Земле, не отличались друг от друга. При этом для сохранения жизни они нуждаются в воде, минеральных веществах, оптимальной температуре и др.
Косное вещество представляет собой совокупность таких веществ в биосфере, которые образуются в результате процессов, не связанных с участием живых организмов. К косным веществам относятся глубинные породы, выбрасываемые вулканами, магматические происхождения, осадочные породы и т.д.
Биогенными веществами Вернадский называл органические образования, возникшие в ходе деятельности живых существ современной и прошлых геологических эпох. Они представляют собой остатки умерших организмов и продуктов жизнедеятельности. К примеру, уголь, торф, газы атмосферы, мел, почвенный гумус и т.д.
Биокосное вещество возникает из взаимодействия живых организмов с косными неживыми веществами. К таким образованиям можно отнести почву, воду обитаемых водоемов, глинистые минералы и т.д.
Границы биосферы, согласно учению Вернадского, заканчиваются там, где останавливается распространение живых организмов, так как условия жизни за границами биосферы неблагоприятны для жизни. Биосфера является единственной областью земной коры, где есть жизнь.
Взаимодействие «лика земли» с живыми организмами устроено так, что после смерти они отдают ей свои атомы и непрерывно берут атомы у нее.
При этом в пределах биосферы не существует полностью безжизненных участков, так как даже в самых непригодных условиях можно найти бактерии и другие микроорганизмы.
Источник: unsplash.com
Эмпирические обобщения В.И. Вернадского
Исследование Вернадского разрушило все прошлые представления о биосфере и составе земной коры, которых придерживались ученые прошлых поколений. Опираясь на свои наблюдения и факты, выявленные индуктивным методом, он составил эмпирическое обобщение, в основу которого легли следующие положение о биосфере:
- Постоянное существование жизни подразумевает, что на протяжении всех геологических периодов не было эпохи, лишенной жизни. Из этого следует, что современные живые вещества генетически связаны с живыми организмами предшествующих периодов. При этом условия окружающей среды тоже не подверглись особенным изменениям.
- Неизменность среднего химического состава живого вещества и земной коры, при которой не менялось и количество живых организмов.
- Энергия, выделяемая организмами, представляет собой лучистую энергию Солнца. Через организмы она контролирует химические проявления земной коры.
Свойства биосферы по Вернадскому
Глубоко изучив природу биосферы, Вернадский выделил признаки, которые характеризуют ее наиболее полно.
- Непрекращающийся круговорот веществ и энергии. Все атомы в биосфере находятся в постоянном и непрерывном движении. Они образуют миллионы разнообразных соединений, и этот процесс продолжается бесконечно не протяжении всего геологического времени. Непрерывность круговорота объясняется тем, что живые вещества являются самой могущественной химической силой, которая поддерживает существование биосферы. Они производят необходимые элементы — автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы участвуют в преобразовании солнечной энергии в химические соединения, а гетеротрофы потребляют получившуюся энергию и приводят к расщеплению органических веществ до минеральных соединений. Этот процесс имеет цикличный характер и является главным условием существования живых организмов в атмосфере, почве и гидросфере.
- Способность к самовоспроизведению. Это свойство подразумевает беспрерывное движение организмов путем размножения, которое ученый считал самым важным признаком механизма биосферы.Процесс, в ходе которого производится огромная геохимическая работа, представляет собой форму проникновения энергии солнечного луча и ее распределения по поверхности планеты. Эту способность к размножению Вернадский назвал «растеканием жизни». Размножаясь, организмы захватывают всю поверхность земли, и если какая-то часть остается безжизненной в короткий срок, вскоре ее населяют живые организмы. Этот признак биосферы ученый назвал «всеюдностью жизни». При этом он выделял участок с наиболее высокой концентрацией жизни — «слой живого вещества» или «пленка жизни». Эта область населена около 500 видами растений и животных и почти 1 млн видов бактерий.
- Тесная связь живых организмов с неживыми веществами. Живые организмы и окружающая среда составляют единую целостную систему, части которой находятся в тесном взаимодействии. Живое вещество приспосабливается ко всем изменениям условий среды, меняя свою форму или функции, но не состав. При этом неживое вещество претерпевает множество изменений. К примеру, гранит, образованный под воздействием высоких температур и давления, после попадания на поверхность земли начнет адаптироваться к новым условиям. Но также во влажном климате он изменит свои свойства и станет другим веществом в химическом и физическом отношении.
- Растекание жизни есть проявление ее геохимической энергии. Живое вещество распространяется по всей земной поверхности в результате работы, которую производит жизнь. Этот процесс заключается в переносе химических элементов и создании из них новых тел. При этом мелкие организмы размножаются намного быстрее крупных. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.
- Жизнь полностью определяется полем устойчивости зеленой растительности. Только зеленая часть живого вещества — растительность, содержащая хлорофилл — использует световой солнечный луч для создания химической энергии путем фотосинтеза. С этой зеленой частью неразрывно связан весь живой мир.
Если вам нужна помощь в подготовке доклада об учении Вернадского или на любую другую тему, обращайтесь к специалистам сервиса ФениксХелп.
Загрузка...
