Die Biosphäre ist ein Ökosystem, das Globales Ökosystem - Biosphäre

Hammatow Salawat Talgatowitsch

Einführung

Zusammensetzung und Eigenschaften der Biosphäre

Der Boden ist ein einzigartiger Bestandteil der Biosphäre

Lebewesen der Biosphäre

Biosphäre und Weltraum

Ökologische Wechselwirkungen lebender Materie: Wer isst wie

Biogene Migration von Atomen – eine Ökosystemeigenschaft der Biosphäre

Wie sich die Biosphäre entwickelte: Fünf ökologische Katastrophen

Nachhaltigkeit der Biosphäre

Biosphäre und Mensch: ökologische Gefahr

Abschluss

Einführung

Heute steht eines der schwierigsten Probleme, die jeden von uns betreffen, vor den Augen der Menschen zu voller Wucht. Dies ist das Problem der Erhaltung des Lebens auf dem Planeten, des Überlebens des Menschen als einer der einzigartigen Lebewesen.

Die Lösung dieses Problems hängt davon ab, wie sich jeder von uns und die gesamte Menschheit gemeinsam der „verbotenen Linie“ bewusst sind, die die Menschheit unter keinen Umständen überschreiten darf. Ein solches „verbotenes Merkmal“ sind die Gesetze des Lebens auf dem Planeten.

Der Mensch ist ein Bewohner der Biosphäre. Es ist die Biosphäre – die Hülle der Erde, in der sich das Leben der gesamten Menschheit und eines jeden von uns abspielt.

Biosphäre – der Bereich, in dem lebende Organismen leben; die Hülle der Erde, deren Zusammensetzung, Struktur und Energie durch die gemeinsame Aktivität lebender Organismen bestimmt wird. Obere Grenze erstreckt sich bis zur Höhe des Ozonschirms (20–25 km), der untere sinkt 1–2 km unter den Meeresboden und im Durchschnitt 2–3 km an Land. Die Biosphäre umfasst den unteren Teil der Atmosphäre, die Hydrosphäre, die Pedosphäre (Boden) und oberer Teil Lithosphäre (Gesteine).

Zusammensetzung und Eigenschaften der Biosphäre

Die Biosphäre ist ein globales Ökosystem (Ökosphäre) und besteht wie jedes Ökosystem aus abiotischen und biotischen Teilen.

Der abiotische Teil wird repräsentiert durch:

Boden und darunter liegendes Gestein bis in eine Tiefe, in der sich noch lebende Organismen befinden, die mit der Substanz dieser Gesteine und der physikalischen Umgebung des Porenraums in Austausch treten.
Atmosphärische Luft in Höhen, in denen Lebenserscheinungen noch möglich sind.
Aquatische Umwelt – Ozeane, Flüsse, Seen usw.
günstige Temperaturen: nicht zu hoch, damit das Protein nicht gerinnt, und nicht zu niedrig, damit Enzyme – Beschleuniger biochemischer Reaktionen – normal funktionieren,
Ein Lebewesen braucht einen existenzsichernden Lohn an Mineralien.

Der biotische Teil besteht aus lebenden Organismen aller Taxa, die die wichtigste Funktion der Biosphäre erfüllen, ohne die das Leben selbst nicht existieren kann: den biogenen Strom der Atome. Lebende Organismen führen diesen Atomstrom aufgrund ihrer Atmung, Ernährung und Fortpflanzung durch und sorgen so für den Stoffaustausch zwischen allen Teilen der Biosphäre. Biosphäre Bodenwanderung Atomökosystem

Die biogene Migration von Atomen in der Biosphäre basiert auf zwei biochemischen Prinzipien:

1 nach maximaler Manifestation, nach der „Allgegenwart“ des Lebens streben;

2 um das Überleben von Organismen zu sichern, was die biogene Migration selbst erhöht.

Diese Muster manifestieren sich vor allem im Wunsch lebender Organismen, alle mehr oder weniger an ihr Leben angepassten Räume zu „erobern“, ein Ökosystem oder einen Teil davon zu schaffen. Aber jedes Ökosystem hat Grenzen, seine Grenzen auf planetarischer Ebene und in der Biosphäre.

Bei einer allgemeinen Betrachtung der Biosphäre als planetarisches Ökosystem kommt dem Konzept ihrer lebenden Materie als einer bestimmten allgemeinen lebenden Masse des Planeten besondere Bedeutung zu. -3-

Die chemische Zusammensetzung lebender Materie bestätigt die Einheit der Natur – sie besteht aus den gleichen Elementen wie die unbelebte Natur, nur das Verhältnis dieser Elemente ist unterschiedlich und die Struktur der Moleküle ist unterschiedlich.

Eigenschaften der Biosphäre

Die Biosphäre sowie andere Ökosysteme niedrigeren Ranges, aus denen sie besteht, verfügen über ein System von Eigenschaften, die ihre Funktion, Selbstregulierung, Stabilität und andere Parameter gewährleisten. Betrachten wir die wichtigsten.

Die Biosphäre ist ein zentralisiertes System.

Als zentrales Bindeglied fungieren lebende Organismen (lebende Materie).

2. Die Biosphäre ist ein offenes System. Seine Existenz ist ohne Energie von außen undenkbar.

Sie ist betroffen Weltraumkräfte insbesondere Sonnenaktivität.

Biosphäre - selbstregulierendes System. Heutzutage wird diese Eigenschaft als Homöostase bezeichnet, womit die Fähigkeit gemeint ist, in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren und auftretende Störungen durch die Aktivierung einer Reihe von Mechanismen zu dämpfen.

Die Gefahr der Moderne Umweltsituation hängt vor allem damit zusammen, dass die Linie der mechanischen Homöostase und das Prinzip von Le Giatelier-Brown verletzt werden, wenn nicht auf planetarischer, dann auf großer regionaler Ebene. Das Ergebnis ist der Zerfall von Ökosystemen oder das Auftreten instabiler Systeme wie Agrozönosen oder urbanisierter Komplexe, die praktisch keine Eigenschaften der Homöostase aufweisen.

Die Biosphäre ist ein System, das von großer Vielfalt geprägt ist.

Vielfalt ist die wichtigste Eigenschaft aller Ökosysteme. Die Biosphäre als globales Ökosystem zeichnet sich durch maximale Vielfalt unter anderen Systemen aus. Vielfalt gilt als wichtigste Voraussetzung für die Nachhaltigkeit jedes Ökosystems und der Biosphäre als Ganzes. Diese Bedingung ist so universell, dass sie zum Gesetz geworden ist.

Die wichtigste Eigenschaft der Biosphäre ist das Vorhandensein von Mechanismen, die den Stoffkreislauf und die Unerschöpflichkeit einzelner chemischer Elemente und ihrer damit verbundenen Verbindungen gewährleisten.

Am Ende des 19. Jahrhunderts. Der große russische Naturforscher V. V. Dokuchaev stellte in seinen Studien über Schwarzerde und andere Böden des Russischen Tals und des Kaukasus fest, dass Böden natürliche Körper sind und sich in ihren äußeren Merkmalen und Eigenschaften stark von den Gesteinen unterscheiden, auf denen sie entstanden sind. Ihre Verteilung auf der Erdoberfläche unterliegt strengen geografischen Mustern.

Die Vielfalt der Böden ist enorm. Dies ist auf die Vielfalt der Kombinationen von Bodenbildungsfaktoren zurückzuführen: Gestein, Oberflächenalter, Pflanzen- und Tierpopulationen sowie Relief.

Der Boden ist ein besonderer natürlicher Körper und Lebensraum, der durch die Umwandlung von Gesteinen auf der Landoberfläche durch die gemeinsame Aktivität lebender Organismen, Wasser und Luft entsteht.

Bodenbildungsprozesse auf der Erde sind in ihrem planetarischen Ausmaß und ihrer Dauer grandios: Prozesse der Bildung organischer Bodensubstanz, ihrer biologischen Akkumulation und der Entstehung von Fruchtbarkeit.

Lebewesen der Biosphäre

"An Erdoberfläche Es gibt keine chemische Kraft, die in ihrer Endwirkung mächtiger ist als lebende Organismen als Ganzes.“

Was unterscheidet unseren Planeten grundsätzlich von allen anderen Planeten im Sonnensystem? Die Manifestation des Lebens. „Gäbe es kein Leben auf der Erde, wäre ihr Gesicht genauso unverändert und chemisch träge wie das unbewegliche Gesicht des Mondes, wie träge Fragmente von Himmelskörpern.“

Die lebende Substanz der Biosphäre ist die Gesamtheit aller ihrer lebenden Organismen. Lebende Materie ist nach Wernadskijs Verständnis eine Form aktiver Materie, und ihre Energie ist umso größer, je mehr mehr Masse lebende Substanz. Das Konzept der „lebenden Materie“ wurde von V.I. in die Wissenschaft eingeführt. Wernadskij und verstand über ihm die Gesamtheit aller lebenden Organismen des Planeten.

Welche Eigenschaften hat lebende Materie?

Eigenschaften lebender Materie

Die lebende Materie der Biosphäre zeichnet sich durch eine riesige Größe aus freie Energie, was nur mit einem feurigen Lavastrom verglichen werden kann, aber die Energie der Lava ist nicht von Dauer.
In lebender Materie sind aufgrund der Anwesenheit von Enzymen chemische Reaktionen geschehen tausende und manchmal millionenfach schneller als im Nichtleben. Für Lebensprozesse ist es charakteristisch, dass die vom Körper aufgenommenen Stoffe und Energie in viel größeren Mengen verarbeitet und abgegeben werden.
Einzelne chemische Elemente (Proteine, Enzyme und manchmal einzelne Mineralverbindungen werden nur in lebenden Organismen synthetisiert).
Lebende Materie neigt dazu, jeden möglichen Raum auszufüllen. IN UND. Wernadskij nennt zwei spezifische Bewegungsformen lebender Materie:

a) passiv, das durch Fortpflanzung erfolgt und sowohl tierischen als auch pflanzlichen Organismen innewohnt;

b) aktiv, was durch die gerichtete Bewegung von Organismen erfolgt (ein geringeres Maß an Charakter bei Pflanzen).

Lebende Materie weist eine viel größere morphologische und chemische Vielfalt auf als unbelebte Materie. In der Natur sind mehr als 2 Millionen organische Verbindungen bekannt, die Teil lebender Materie sind, während die Zahl der Mineralien in unbelebter Materie etwa 2.000 beträgt, also drei Größenordnungen niedriger.
Lebende Materie wird durch verstreute Körper dargestellt – einzelne Organismen, von denen jeder seine eigene Genese, seine eigene genetische Zusammensetzung hat. Maße einzelne Organismen reicht von 2 nm im kleinsten bis 100 m (Bereich über 109).
Redis Prinzip (Florentiner Akademiker, Arzt und Naturforscher, 1626-1697) „Alles lebt aus Lebewesen“ ist ein charakteristisches Merkmal der lebenden Materie, die auf der Erde in Form eines kontinuierlichen Generationswechsels existiert und charakterisiert ist

genetische Verbindung mit lebender Materie aller vergangenen geologischen Epochen. Unbelebte abiogene Substanzen gelangen bekanntlich aus dem Weltraum in die Biosphäre und werden portionsweise aus der Erdhülle transportiert. Sie mögen in der Zusammensetzung ähnlich sein, aber genetische Verbindung Im Allgemeinen tun sie das nicht. „Redys Prinzip … weist nicht darauf hin.“

die Unmöglichkeit der Abiogenese außerhalb der Biosphäre oder bei der Feststellung des Vorhandenseins physikalisch-chemischer Phänomene in der Biosphäre (jetzt oder früher), die währenddessen nicht akzeptiert wurden wissenschaftliche Definition diese Form der Organisation der Erdhülle.

Lebende Materie verhält sich im Gegensatz zu unbelebten Organismen während ihres Lebens historisches Leben grandiose Arbeit.

Biosphäre und Weltraum

Die Erde ist ein einzigartiger Planet, sie befindet sich in der einzig möglichen Entfernung von der Sonne, die die Temperatur der Erdoberfläche bestimmt, bei der Wasser in flüssigem Zustand sein kann.

Die Erde erhält enorme Energiemengen von der Sonne und hält gleichzeitig eine annähernd konstante Temperatur aufrecht. Das bedeutet, dass unser Planet fast genauso viel Energie in den Weltraum abstrahlt, wie er aus dem Weltraum aufnimmt: Einnahmen und Ausgaben müssen im Gleichgewicht sein, sonst verliert das System eines Tages seine Stabilität. Die Erde wird sich entweder erwärmen oder gefrieren und sich in einen leblosen Körper verwandeln.

Die Biosphäre ist eng mit dem Weltraum verbunden. Die Energieströme, die zur Erde gelangen, schaffen die Bedingungen, die das Leben gewährleisten. Magnetfeld und Ozon-Bildschirm Schützen Sie den Planeten vor übermäßiger und intensiver kosmischer Strahlung Sonnenstrahlung. Die in die Biosphäre gelangende kosmische Strahlung sorgt für die Photosynthese und beeinflusst die Aktivität von Lebewesen.

Der Planet Erde unterscheidet sich von anderen Planeten dadurch, dass seine Biosphäre eine strömungsempfindliche Substanz enthält. Sonnenstrahlung- Chlorophyll. Es ist Chlorophyll, das für die Umwandlung sorgt elektromagnetische Energie Sonnenstrahlung in chemische Energie um, mit deren Hilfe der Prozess der Reduktion von Kohlenstoff- und Stickoxiden in Biosynthesereaktionen stattfindet.

In einer grünen Pflanze findet Photosynthese statt – der Prozess der Bildung von Kohlenhydraten aus Wasser und Sauerstoffdioxid (das sich in der Luft oder im Wasser befindet). Dabei wird Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt. Grüne Pflanzen sind Autotrophe- Organismen, die alle zum Leben notwendigen chemischen Elemente aus der sie umgebenden inerten Materie beziehen und für den Aufbau ihres Körpers keine fertigen organischen Verbindungen eines anderen Organismus benötigen. Die Hauptenergiequelle der Autotrophen ist die Sonne. Heterotrophe- Dies sind Organismen, die für ihre Ernährung organisches Material benötigen, das von anderen Organismen gebildet wird.

Heterotrophe wandeln nach und nach die von Autotrophen gebildete organische Substanz um und bringen sie in ihren ursprünglichen, mineralischen Zustand.

Eine destruktive (zerstörerische) Funktion wird von Vertretern jedes Reiches der lebenden Materie ausgeübt – Zerfall, Zersetzung ist eine integrale Eigenschaft des Stoffwechsels jedes lebenden Organismus. Pflanzen bilden organisches Material und sind die größten Kohlenhydratproduzenten der Erde; Sie setzen aber auch den lebensnotwendigen Sauerstoff als Nebenprodukt der Photosynthese frei.

Bei der Atmung entsteht im Körper aller Lebewesen Kohlendioxid, das Pflanzen wiederum zur Photosynthese nutzen. Es gibt auch solche Arten von Lebewesen, für die die Zerstörung abgestorbener organischer Substanz eine Nahrungsquelle darstellt. Es gibt Organismen mit einer gemischten Ernährungsform, die man nennt Mixotrophe.

In der Biosphäre finden die Prozesse der Umwandlung anorganischer, inerter Stoffe in organische Stoffe und die umgekehrte Umwandlung organischer Stoffe in mineralische Stoffe statt. Die Bewegung und Umwandlung von Stoffen in der Biosphäre erfolgt mit direkte Beteiligung lebende Materie, die alle auf unterschiedliche Arten der Nahrungsaufnahme spezialisiert sind.

Die endliche Menge an Materie, die in der Biosphäre existiert, hat durch die Stoffzirkulation die Eigenschaft der Unendlichkeit erlangt.

Das Bild der Stoffzirkulation in der Biosphäre wird durch das Rad einer Wassermühle erzeugt. Damit sich das Rad dreht, ist jedoch ein konstanter Wasserfluss erforderlich. Ebenso dreht der Strom der Sonnenenergie aus dem Weltraum das „Rad des Lebens“ auf unserem Planeten. Wie schnell dreht sich das Rad? Im Laufe biogeochemischer Kreisläufe haben die Atome der meisten chemischen Elemente unzählige Male durchlaufen Lebewesen. Beispielsweise „zirkuliert“ der gesamte Luftsauerstoff in 2000 Jahren durch lebende Materie, Kohlendioxid – in 200–300 Jahren und alles Wasser in der Biosphäre – in 2 Millionen Jahren.

Lebende Materie ist ein perfekter Empfänger von Sonnenenergie.

Die bei der Photosynthesereaktion absorbierte und genutzte und dann in Form der chemischen Energie von Kohlenhydraten gespeicherte Energie ist sehr groß. Es gibt Hinweise darauf, dass sie mit dem Energieverbrauch von 100.000 Großstädten über 100 Jahre hinweg vergleichbar ist. Heterotrophe nutzen die organische Substanz von Pflanzen als Nahrung: Organische Substanz wird durch Sauerstoff, der von den Atmungsorganen an den Körper abgegeben wird, unter Bildung oxidiert Kohlendioxid- Die Reaktion geht an umgekehrte Richtung. Somit macht „ewig“ das Leben zur gleichzeitigen Existenz von Autotrophen und Heterotrophen.

Fakten und Argumente über das „Rad des Lebens“ in der Biosphäre geben Anlass, über das Gesetz der biogenen Migration von Atomen zu sprechen, das von V.I. formuliert wurde. Wernadskij: Die Migration chemischer Elemente auf der Erdoberfläche und in der Biosphäre insgesamt erfolgt entweder unter direkter Beteiligung lebender Materie oder sie findet in der Umwelt statt,

Die geochemischen Eigenschaften werden durch lebende Materie bestimmt, sowohl durch die Materie, die jetzt in der Biosphäre lebt, als auch durch die Materie, die im Laufe der Erdgeschichte auf der Erde gewirkt hat.

Die lebende Materie verschiedener Reiche und verschiedener Arten sorgt für den kontinuierlichen Stoffkreislauf und die Energieumwandlung. Somit ist das Gesetz der biogenen Migration von Atomen von V.I. Wernadskij: In der Biosphäre erfolgt die Migration chemischer Elemente unter zwingender direkter Beteiligung lebender Organismen. Die biogene Migration von Atomen gewährleistet den Fortbestand des Lebens in der Biosphäre mit einer endlichen Menge an Materie und einem konstanten Energiezufluss.

Seit die Begründer der modernen Paläontologie entdeckten, dass versteinerte Sedimente den Weg des Lebens ablesen können, haben wir erfahren, dass die organische Welt auf der Erde mehr als einmal erlebt hat tragische Ereignisse was zur fast vollständigen Zerstörung des Lebens auf dem Planeten führte. In den letzten 500 Millionen Jahren erwies sich die Erde mehrmals plötzlich als schwer erkrankt, und einmal – es war vor 250 Millionen Jahren – kam das Leben auf der Erde fast zum Erliegen.

Experten identifizieren fünf große Katastrophen die die Biosphäre erlebt hat: das Karbon, das Perm, die Trias, Jurazeit, Kreidezeit. Jede der Katastrophen führte zur Entwicklung lebender Materie: eine vollständigere Anpassung an die Umwelt; Aussehen mehr Spezies; ihr Eindringen in neue Lebensräume.

Mit jeder Katastrophe, die sich in der Biosphäre ereignet hat, und der Masse besiegter Arten gibt es auch Gewinner. Anfangs waren es nur sehr wenige von ihnen, aber sie konnten die Früchte ihres Sieges „ernten“ und den frei gewordenen Raum mit ihresgleichen füllen. Allerdings keine die neue Art Es kann ihm nicht vorgeworfen werden, dass er im Interesse des Wohlergehens seiner Spezies oder Familie in die Katastrophe selbst verwickelt war. Kataklysmen ereigneten sich kosmisch oder rein irdische Gründe aufgrund der Besonderheiten der Entwicklung der lebenden Materie, als einige ihrer Teile andere, die sich nicht an die veränderten natürlichen Bedingungen anpassen konnten, unterdrückten oder vollständig vom Antlitz des Planeten löschten.

Die Entwicklung der lebenden Materie der Biosphäre – eine Steigerung des Organisationsgrades und des Grades der Anpassungsfähigkeit an die Umwelt erfolgte durch Katastrophen – drastische Veränderungen abiotische Umwelt. Die Widersprüche zwischen den etablierten abiotischen und biotischen Komponenten der Biosphäre mit abrupten Veränderungen der Umwelt im Laufe der geologischen Zeit wurden aufgrund der Vielfalt und Variabilität der lebenden Materie der Biosphäre jedes Mal aufgelöst. Durch das Überleben besser angepasster Arten bleibt die lebende Materie in der Biosphäre stets am Leben.

Nachhaltigkeit der Biosphäre

Der Reichtum der belebten Welt fasziniert und erfreut den Menschen seit jeher. Die Artenvielfalt erschöpft nicht die gesamte biologische Vielfalt. Innerhalb jeder Art unterscheiden sich ihre Populationen und Individuen, einschließlich des Menschen, genetisch stark mehr als bisher gedacht. Zwei zufällig ausgewählte Individuen unterscheiden sich in Hunderten, vielleicht Tausenden von Chromosomenunterschieden. Solche Unterschiede sind sehr wichtig, viele von ihnen hängen mit der Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen der Umweltparameter zusammen, bestimmen die Anpassungsfähigkeit oder sogar die Überlebensmöglichkeit. einzelne Organismen, eine Erinnerung daran, dass die natürliche Selektion weitergeht.

Wie gewährleistet Biodiversität die Nachhaltigkeit der Biosphäre? Die Antwort ist einfach: durch viele Verbindungen und Wechselwirkungen, sowohl untereinander als auch mit einer indirekten Substanz. Die Biosphäre verfügt über eine Vielzahl von Rückkopplungskontrollprozessen und damit über eine Reihe zyklischer Prozesse, die es ihr ermöglichen, sich ändernde Bedingungen zu kompensieren. Daher bewältigt die Biosphäre die Aufgaben der automatischen Regulierung der von ihr benötigten Lebensbedingungen relativ problemlos.

Die Stabilität des globalen Ökosystems wird durch die Redundanz seiner Funktionskomponenten gewährleistet. Wenn es in einem Ökosystem mehrere Arten von Autotrophen gibt, von denen jede ihre eigenen optimalen Temperaturbedingungen für die Photosynthese hat, kann die Gesamtrate der Photosynthese bei Temperaturschwankungen unverändert bleiben.

Anpassungsfähigkeit der Biosphäre an Veränderungen äußere Bedingungen- ein geordneter Prozess, bei dem eine Art durch eine andere ersetzt werden kann und gleichzeitig ein Strom sich verändernder dynamischer Gleichgewichte ist. Die biologische Vielfalt der Biosphäre sorgt für einen kontinuierlichen biochemischen Kreislauf von Stoff- und Energieflüssen, der die Verbindungen aller Geosphären aufrechterhält: Atmosphäre, Lithosphäre, Hydrosphäre und die Integrität der natürlichen Umwelt schafft.

Die Welt ist sich bereits der Gefahr bewusst, die ihr droht. Und dieses Mal wird ein Lebewesen erkannt, das an der bevorstehenden Katastrophe schuld ist – Menschlich. Sein Erscheinen war vorausgegangen eine lange Zeit, in dem die Vorfahren der Homosapiens-Hominiden entstanden, sich entwickelten, einander wichen. Sie entwickelten sich und lebten im allgemeinen Strom des Lebens, waren dessen Teilnehmer und besaßen eine ganze Reihe von Bedürfnissen und Instinkten, die für das Leben und die Entwicklung unbedingt notwendig sind. All dies machte den Fluss des Lebens einerseits integral, in einzelnen Gliedern leicht verwundbar und andererseits gut selbstgeschützt und durch das System geschützt.

Jahrtausende vergingen, große, vom Menschen geschaffene Zivilisationen entstanden und gingen unter. Alles Pracht moderne Zivilisation- Fülle und Vielfalt an Gütern, Transportmitteln, Raumflügen, die Möglichkeit für eine große Anzahl von Menschen, sich daran zu beteiligen

Wissenschaft, Kunst und schließlich ein sicheres Alter – all das ist eine Folge der enormen Menge an künstlicher Energie, die die Menschheit mittlerweile zu produzieren beginnt. Wir leben nicht wie Pflanzen und Tiere von der Energie der Sonne, sondern verbrauchen Kohlenstoffreserven – Öl, Kohle, Gas, Schiefer, die in vergangenen Biosphären über Hunderte von Millionen Jahren angesammelt wurden.

Doch was passiert mit dem Wärmehaushalt des Planeten? Künstliche Energie wird zerstreut und erwärmt die Erde, ihr Firmament, den Ozean und die Atmosphäre. Es wird eine Zeit kommen, in der künstliche Energie beginnen wird, auf die Struktur einzuwirken Wärmehaushalt Planeten.

Daher muss auch die weit verbreitete Vorstellung revidiert werden, dass eine Steigerung der vom Menschen produzierten Energiemenge immer eine gute Sache sei: Ein Anstieg der Durchschnittstemperaturen auf dem Planeten um 4-5 Grad droht der Menschheit mit einer ökologischen Katastrophe. Und es gibt eine Grenze, die nicht überschritten werden kann.

Es ist gar nicht so einfach, die Folgen einer solchen Erwärmung im Voraus vorherzusagen, und sei es auch nur in allgemeiner Form. Mit steigender Durchschnittstemperatur nimmt der Temperaturunterschied zwischen Äquator und Pol ab. Und dies ist der Hauptmotor, dank dem sich die Atmosphäre bewegt und Wärme von den Äquatorzonen auf die Polarzonen überträgt. Wenn der Temperaturunterschied zunimmt, nimmt die Intensität der atmosphärischen Zirkulation zu. Nimmt sie ab, wird die Zirkulation der Atmosphäre träger, der Feuchtigkeitstransport nimmt ab. Das bedeutet, dass die Trockengebiete noch trockener werden und die Produktivität der Biota abnimmt.

Bereits im letzten Jahrhundert war der berühmte Geograph, Klimatologe und Geophysiker Professor A. I. Voikov der Gründer des ersten geophysikalisches Observatorium formulierte in Russland ein bekanntes Gesetz: warm im Norden – trocken im Süden. Dieses Gesetz, das heute Voikov-Gesetz genannt wird, fasst langjährige Beobachtungen zusammen. Immer wenn sich der Norden während der zyklischen Änderung der Durchschnittstemperaturen zu erwärmen beginnt, nimmt die Zahl der Trockenjahre in der Transwolga-Region, in Kasachstan und anderen Regionen Südosteurasiens zu. Die Vegetation von Wüsten und Halbwüsten reagiert besonders empfindlich auf Änderungen der Niederschlagsmenge.

Der Mensch sucht nach Möglichkeiten, seine schädlichen Auswirkungen auf die Natur zu begrenzen, weil er seine Abhängigkeit vom Zustand der Biosphäre erkannt hat. Die Menschen erkannten, dass sich ihre Aktivitäten radikal ändern und diesen entsprechen mussten Naturgesetze Biosphäre, innerhalb derer nur alle Lebensaktivitäten stattfinden können.

Wir haben nur ein Phänomen aufgespürt, das bestätigt, dass ein Mensch nun sehr leicht diese „fatale Grenze“ überschreiten kann, die Grenze, jenseits derer irreversible Prozesse der Veränderung seiner Existenzbedingungen beginnen. Die Biosphäre wird beginnen, sich in einen neuen Zustand zu bewegen, und in diesem neuen Zustand gibt es möglicherweise keinen Platz mehr für eine Person. Deshalb muss die Menschheit in der Lage sein, die Folgen ihres Handelns vorherzusehen und zu wissen, wo die „verbotene Linie“ liegt, die die Möglichkeit einer weiteren Entwicklung der Zivilisation von ihrem mehr oder weniger schnellen Aussterben trennt.

Jede biologische Spezies (und der Mensch ist keine Ausnahme) kann in einem ziemlich engen Rahmen der Umwelt leben, an die sie genetisch angepasst ist. Wenn sich die Lebensumgebung schneller verändert, als eine Anpassung oder Umwandlung der Art in eine neue Formation erfolgen kann, stirbt der Organismus unweigerlich aus.

Die Bedeckung der lebenden Materie auf dem Planeten verändert sich dramatisch. Es schrumpft, es schrumpft. Selbst im rein mechanischen Sinne verschwinden Wälder, Chernozeme verschlechtern sich usw. Die Grundlage sowohl der unmittelbaren Lebensumgebung als auch der wirtschaftlichen Entwicklung rutscht der Menschheit unter den Füßen.

Gegenwärtig ist der Prozess der Erschöpfung lebender Materie und des Verschwindens lebender Arten zehn- und in einigen Fällen sogar hundertmal intensiver als das Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren. Arten verschwinden nicht einfach, die gesamte Struktur der lebenden Materie verändert sich. Große Tiere und Pflanzen werden durch kleinere ersetzt: Huftiere – Nagetiere, Nagetiere – pflanzenfressende Insekten.

Verluste in der Zusammensetzung lebender Materie können zu einer katastrophalen Zerstörung des biogeochemischen Systems des Planeten führen. Die globale Verzerrung der biogeochemischen Kreisläufe droht, dass die Natur anders wird als die, an die die moderne Wirtschaft angepasst ist. Es wird eine umfassende Überarbeitung erfordern. Nachkommen sind infolge der gegenwärtigen menschlichen Einflüsse durch Armut an natürlichen Ressourcen und Erschöpfung der natürlichen Ressourcen bedroht. Die Menschheit muss die biologische Vielfalt der Biosphäre bewahren, da ihre Reduzierung zu Störungen biosphärischer Prozesse und zu katastrophalen Veränderungen der Lebensbedingungen auf dem Planeten führt.

Abschluss

Unser Planet ist einzigartig, weil er Leben hat. Das Leben durchdringt nicht nur die Elemente Wasser und Luft, sondern auch das irdische Firmament. Das Leben auf der Erde wird durch lebende Materie repräsentiert, die von Millionen Arten und Milliarden Individuen gebildet wird. Lebewesen, die gesamte biologische Vielfalt der Erde, ist vor kosmischer Strahlung geschützt Erdmagnetfeld und Ozonsieb. Alle Formen und Erscheinungsformen des Lebens existieren nicht für sich allein, sie sind durch komplexe Beziehungen zu einem einzigen Lebenskomplex verbunden. . Diese Beziehungen und Verbindungen in der Tierwelt sind erstaunlich! Jede Gruppe verwandter Arten, die das Königreich bilden, spielt eine bestimmte Rolle im Stoffkreislauf: die Entstehung, Umwandlung und Zerstörung organischer Stoffe.

Die wichtigste Energiequelle in der Biosphäre ist die Sonne. Biogener Kreislauf Substanzen unterbrechen das Leben auf dem Planeten Erde nicht. Die Lebewesen der Biosphäre haben sich verändert chemische Zusammensetzung Luft, Wasser, Boden, identifiziert und ihre moderne Komposition, beeinflusste die Bildung von Mineralien und Gesteinen, das Relief der Erde. Die Biosphäre ist die Umwelt des Lebens und das Ergebnis der Lebensaktivität.

Eine der Hauptaufgaben des 21. Jahrhunderts, zu der die Ökologie einen wesentlichen Beitrag leisten sollte, ist die Schaffung von Harmonie zwischen Mensch und Natur.

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Vorschau:

Srednetiganskaya-Sekundarschule

Zusammenfassung zum Thema: Biosphäre als Ökosystem

Abgeschlossen von einem Schüler der 11. Klasse Khammatov Salavat Talgatovich.

Dozent: Bayazitov R.Z

2013

Einführung

Zusammensetzung und Eigenschaften der Biosphäre

Der Boden ist ein einzigartiger Bestandteil der Biosphäre

Lebewesen der Biosphäre

Biosphäre und Weltraum

Ökologische Wechselwirkungen lebender Materie: Wer isst wie

Biogene Migration von Atomen – eine Ökosystemeigenschaft der Biosphäre

Wie sich die Biosphäre entwickelte: Fünf ökologische Katastrophen

Nachhaltigkeit der Biosphäre

Biosphäre und Mensch: ökologische Gefahr

Abschluss

Einführung

Der Mensch ist ein Bewohner der Biosphäre. Es ist die Biosphäre – die Hülle der Erde, in der sich das Leben der gesamten Menschheit und eines jeden von uns abspielt.

Biosphäre – der Bereich, in dem lebende Organismen leben; die Hülle der Erde, deren Zusammensetzung, Struktur und Energie durch die gemeinsame Aktivität lebender Organismen bestimmt wird. Die obere Grenze reicht bis zur Höhe des Ozonschirms (20–25 km), die untere reicht 1–2 km unter den Meeresboden und im Durchschnitt 2–3 km an Land. Die Biosphäre umfasst den unteren Teil der Atmosphäre, die Hydrosphäre, die Pedosphäre (Boden) und den oberen Teil der Lithosphäre (Gesteine).

Zusammensetzung und Eigenschaften der Biosphäre

Die Biosphäre ist ein globales Ökosystem (Ökosphäre) und besteht wie jedes Ökosystem aus abiotischen und biotischen Teilen.

Der abiotische Teil wird repräsentiert durch:

Boden und darunter liegendes Gestein bis in eine Tiefe, in der sich noch lebende Organismen befinden, die mit der Substanz dieser Gesteine und der physikalischen Umgebung des Porenraums in Austausch treten.

Atmosphärische Luft in Höhen, in denen Lebenserscheinungen noch möglich sind.

Aquatische Umwelt – Ozeane, Flüsse, Seen usw.
günstige Temperaturen: nicht zu hoch, damit das Protein nicht gerinnt, und nicht zu niedrig, damit Enzyme – Beschleuniger biochemischer Reaktionen – normal funktionieren,
Ein Lebewesen braucht einen existenzsichernden Lohn an Mineralien.

Der biotische Teil besteht aus lebenden Organismen aller Taxa, die die wichtigste Funktion der Biosphäre erfüllen, ohne die das Leben selbst nicht existieren kann: den biogenen Strom der Atome. Lebewesen führen diesen Atomstrom aufgrund ihrer Atmung, Ernährung und Fortpflanzung durch und sorgen so für den Stoffaustausch zwischen allen Teilen der Biosphäre.Biosphäre Bodenwanderung Atomökosystem

Die biogene Migration von Atomen in der Biosphäre basiert auf zwei biochemischen Prinzipien:

1 nach maximaler Manifestation, nach der „Allgegenwart“ des Lebens streben;

2 um das Überleben von Organismen zu sichern, was die biogene Migration selbst erhöht.

Eigenschaften der Biosphäre

Die Biosphäre ist ein zentralisiertes System.

Als zentrales Bindeglied fungieren lebende Organismen (lebende Materie).

2. Die Biosphäre ist ein offenes System. Seine Existenz ist ohne Energie von außen undenkbar.

Es wird durch kosmische Kräfte beeinflusst, vor allem durch Sonnenaktivität.

Die Biosphäre ist ein selbstregulierendes System. Heutzutage wird diese Eigenschaft als Homöostase bezeichnet, womit die Fähigkeit gemeint ist, in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren und auftretende Störungen durch die Aktivierung einer Reihe von Mechanismen zu dämpfen.

Die Gefahr der aktuellen ökologischen Situation hängt vor allem damit zusammen, dass die Linie der mechanischen Homöostase und das Le Giatelier-Brown-Prinzip verletzt werden, wenn nicht auf planetarischer, dann auf großer regionaler Ebene. Das Ergebnis ist der Zerfall von Ökosystemen oder das Auftreten instabiler Systeme wie Agrozönosen oder urbanisierter Komplexe, die praktisch keine Eigenschaften der Homöostase aufweisen.

Die Biosphäre ist ein System, das von großer Vielfalt geprägt ist.

Der Boden ist ein einzigartiger Bestandteil der Biosphäre

Am Ende des 19. Jahrhunderts. Der große russische Naturforscher V. V. Dokuchaev stellte durch seine Studien über Schwarzerde und andere Böden des Russischen Tals und des Kaukasus fest, dass es sich um Böden handeltMerkmale und Eigenschaften unterscheiden sich stark von den Gesteinen, auf denen sie entstanden sind. Ihre Verteilung auf der Erdoberfläche unterliegt strengen geografischen Mustern.

Die Vielfalt der Böden ist enorm. Dies ist auf die Vielfalt der Kombinationen von Bodenbildungsfaktoren zurückzuführen: Gestein, Oberflächenalter, Pflanzen- und Tierpopulationen sowie Relief.

Lebewesen der Biosphäre

„Es gibt keine chemische Kraft auf der Erdoberfläche, deren endgültige Wirkung stärker ist als die der lebenden Organismen als Ganzes.“

Die lebende Substanz der Biosphäre ist die Gesamtheit aller ihrer lebenden Organismen. Lebende Materie ist nach Wernadskijs Verständnis eine Form aktiver Materie, und ihre Energie ist umso größer, je größer die Masse der lebenden Materie ist. Das Konzept der „lebenden Materie“ wurde von V.I. in die Wissenschaft eingeführt. Wernadskij und verstand über ihm die Gesamtheit aller lebenden Organismen des Planeten.

Welche Eigenschaften hat lebende Materie?

Eigenschaften lebender Materie

Die lebende Materie der Biosphäre zeichnet sich durch eine enorme freie Energie aus, die nur mit einem feurigen Lavastrom verglichen werden kann, aber die Energie von Lava ist nicht dauerhaft.

In lebender Materie laufen chemische Reaktionen aufgrund der Anwesenheit von Enzymen tausende und manchmal millionenfach schneller ab als in unbelebter Materie. Für Lebensprozesse ist es charakteristisch, dass die vom Körper aufgenommenen Stoffe und Energie in viel größeren Mengen verarbeitet und abgegeben werden.

Einzelne chemische Elemente (Proteine, Enzyme und manchmal einzelne Mineralverbindungen werden nur in lebenden Organismen synthetisiert).

Lebende Materie neigt dazu, jeden möglichen Raum auszufüllen. IN UND. Wernadskij nennt zwei spezifische Bewegungsformen lebender Materie:

a) passiv, das durch Fortpflanzung erfolgt und sowohl tierischen als auch pflanzlichen Organismen innewohnt;

b) aktiv, was durch die gerichtete Bewegung von Organismen erfolgt (ein geringeres Maß an Charakter bei Pflanzen).

Lebende Materie weist eine viel größere morphologische und chemische Vielfalt auf als unbelebte Materie. In der Natur sind mehr als 2 Millionen organische Verbindungen bekannt, die Teil lebender Materie sind, während die Zahl der Mineralien in unbelebter Materie etwa 2.000 beträgt, also drei Größenordnungen niedriger.

Lebende Materie wird durch verstreute Körper dargestellt – einzelne Organismen, von denen jeder seine eigene Genese, seine eigene genetische Zusammensetzung hat. Die Größe einzelner Organismen reicht von 2 nm im kleinsten bis 100 m (Bereich über 109).

Redis Prinzip (Florentiner Akademiker, Arzt und Naturforscher, 1626-1697) „Alles lebt aus Lebewesen“ ist ein charakteristisches Merkmal der lebenden Materie, die auf der Erde in Form eines kontinuierlichen Generationswechsels existiert und charakterisiert ist

genetische Verbindung mit lebender Materie aller vergangenen geologischen Epochen. Unbelebte abiogene Substanzen gelangen bekanntlich aus dem Weltraum in die Biosphäre und werden portionsweise aus der Erdhülle transportiert. Sie mögen in ihrer Zusammensetzung ähnlich sein, aber im Allgemeinen besteht kein genetischer Zusammenhang zwischen ihnen. „Redys Prinzip … weist nicht darauf hin.“

die Unmöglichkeit der Abiogenese außerhalb der Biosphäre oder bei der Feststellung des Vorhandenseins physikalisch-chemischer Phänomene in der Biosphäre (jetzt oder früher), die in der wissenschaftlichen Definition dieser Organisationsform der Erdhülle nicht akzeptiert wurden.

Lebende Materie in Form konkreter Organismen leistet im Gegensatz zur unbelebten Materie während ihres gesamten historischen Lebens enorme Arbeit.

Biosphäre und Weltraum

Die Biosphäre ist eng mit dem Weltraum verbunden. Die Energieströme, die zur Erde gelangen, schaffen die Bedingungen, die das Leben gewährleisten. Das Magnetfeld und der Ozonschild schützen den Planeten vor übermäßiger kosmischer Strahlung und intensiver Sonnenstrahlung. Die in die Biosphäre gelangende kosmische Strahlung sorgt für die Photosynthese und beeinflusst die Aktivität von Lebewesen.

Ökologische Wechselwirkungen lebender Materie: Wer isst wie

Der Planet Erde unterscheidet sich von anderen Planeten dadurch, dass seine Biosphäre eine Substanz enthält, die empfindlich auf den Fluss der Sonnenstrahlung reagiert – Chlorophyll. Es ist Chlorophyll, das für die Umwandlung der elektromagnetischen Energie der Sonnenstrahlung in chemische Energie sorgt, mit deren Hilfe der Prozess der Reduktion von Kohlenstoff- und Stickoxiden in Biosynthesereaktionen stattfindet.

In einer grünen Pflanze findet Photosynthese statt – der Prozess der Bildung von Kohlenhydraten aus Wasser und Sauerstoffdioxid (das sich in der Luft oder im Wasser befindet). Dabei wird Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt. Grüne Pflanzen sind Autotrophe - Organismen, die alle zum Leben notwendigen chemischen Elemente aus der sie umgebenden inerten Materie beziehen und für den Aufbau ihres Körpers keine fertigen organischen Verbindungen eines anderen Organismus benötigen. Die Hauptenergiequelle der Autotrophen ist die Sonne. Heterotrophe - Dies sind Organismen, die für ihre Ernährung organisches Material benötigen, das von anderen Organismen gebildet wird.

Heterotrophe wandeln nach und nach die von Autotrophen gebildete organische Substanz um und bringen sie in ihren ursprünglichen, mineralischen Zustand.

In der Biosphäre finden die Prozesse der Umwandlung anorganischer, inerter Stoffe in organische Stoffe und die umgekehrte Umwandlung organischer Stoffe in mineralische Stoffe statt. Die Bewegung und Umwandlung von Stoffen in der Biosphäre erfolgt unter direkter Beteiligung lebender Materie, die sich alle auf unterschiedliche Ernährungsweisen spezialisiert hat.

Biogene Migration von Atomen – eine Ökosystemeigenschaft der Biosphäre

Die endliche Menge an Materie, die in der Biosphäre existiert, hat durch die Stoffzirkulation die Eigenschaft der Unendlichkeit erlangt.

Das Bild der Stoffzirkulation in der Biosphäre wird durch das Rad einer Wassermühle erzeugt. Damit sich das Rad dreht, ist jedoch ein konstanter Wasserfluss erforderlich. Ebenso dreht der Strom der Sonnenenergie aus dem Weltraum das „Rad des Lebens“ auf unserem Planeten. Wie schnell dreht sich das Rad? Im Laufe biogeochemischer Kreisläufe durchquerten die Atome der meisten chemischen Elemente unzählige Male ein Lebewesen. Beispielsweise „zirkuliert“ der gesamte Luftsauerstoff in 2000 Jahren durch lebende Materie, Kohlendioxid – in 200–300 Jahren und alles Wasser in der Biosphäre – in 2 Millionen Jahren.

Lebende Materie ist ein perfekter Empfänger von Sonnenenergie.

Die bei der Photosynthesereaktion absorbierte und genutzte und dann in Form der chemischen Energie von Kohlenhydraten gespeicherte Energie ist sehr groß. Es gibt Hinweise darauf, dass sie mit dem Energieverbrauch von 100.000 Großstädten über 100 Jahre hinweg vergleichbar ist. Heterotrophe nutzen die organische Substanz von Pflanzen als Nahrung: Organische Substanz wird durch Sauerstoff, der über die Atmungsorgane an den Körper abgegeben wird, unter Bildung von Kohlendioxid oxidiert – die Reaktion verläuft in die entgegengesetzte Richtung. Somit macht „ewig“ das Leben zur gleichzeitigen Existenz von Autotrophen und Heterotrophen.

Wie sich die Biosphäre entwickelte: Fünf ökologische Katastrophen

Seit die Begründer der modernen Paläontologie entdeckten, dass versteinerte Sedimente den Weg des Lebens erkennen können, haben wir erfahren, dass die organische Welt auf der Erde immer wieder tragische Ereignisse erlebt hat, die zur fast vollständigen Zerstörung des Lebens auf dem Planeten führten. In den letzten 500 Millionen Jahren erwies sich die Erde mehrmals plötzlich als schwer erkrankt, und einmal – es war vor 250 Millionen Jahren – kam das Leben auf der Erde fast zum Erliegen.

Experten identifizieren fünf große Katastrophen, die die Biosphäre erlebt hat: die Karbonzeit, die Permzeit, die Trias, die Jurazeit und die Kreidezeit. Jede der Katastrophen führte zur Entwicklung lebender Materie: eine vollständigere Anpassung an die Umwelt; die Entstehung weiterer Arten; ihr Eindringen in neue Lebensräume.

Mit jeder Katastrophe, die sich in der Biosphäre ereignet hat, und der Masse besiegter Arten gibt es auch Gewinner. Anfangs waren es nur sehr wenige von ihnen, aber sie konnten die Früchte ihres Sieges „ernten“ und den frei gewordenen Raum mit ihresgleichen füllen. Allerdings kann keiner neuen Art vorgeworfen werden, dass sie im Interesse des Wohlergehens ihrer Art oder Familie in die Katastrophe selbst verwickelt ist. Kataklysmen ereigneten sich aus kosmischen oder rein terrestrischen Gründen aufgrund der Besonderheiten der Entwicklung der lebenden Materie, als einige ihrer Teile andere, die sich nicht an die veränderten natürlichen Bedingungen anpassen konnten, vom Angesicht des Planeten unterdrückten oder vollständig auslöschten.

Die Entwicklung der lebenden Materie der Biosphäre – eine Steigerung des Organisationsgrades und des Anpassungsgrades an die Umwelt – erfolgte durch Katastrophen – abrupte Veränderungen in der abiotischen Umwelt. Die Widersprüche zwischen den etablierten abiotischen und biotischen Komponenten der Biosphäre mit abrupten Veränderungen der Umwelt im Laufe der geologischen Zeit wurden aufgrund der Vielfalt und Variabilität der lebenden Materie der Biosphäre jedes Mal aufgelöst. Durch das Überleben besser angepasster Arten bleibt die lebende Materie in der Biosphäre stets am Leben.

Nachhaltigkeit der Biosphäre

Der Reichtum der belebten Welt fasziniert und erfreut den Menschen seit jeher. Die Artenvielfalt erschöpft nicht die gesamte biologische Vielfalt. Innerhalb jeder Art unterscheiden sich ihre Populationen und Individuen, einschließlich des Menschen, genetisch viel stärker als bisher angenommen. Zwei zufällig ausgewählte Individuen unterscheiden sich in Hunderten, vielleicht Tausenden von Chromosomenunterschieden. Solche Unterschiede sind sehr wichtig, viele von ihnen hängen mit der Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen der Umweltparameter zusammen, bestimmen die Anpassungsfähigkeit oder sogar die Überlebensmöglichkeit einzelner Organismen und erinnern daran, dass die natürliche Selektion weitergeht.

Die Anpassungsfähigkeit der Biosphäre an sich ändernde äußere Bedingungen ist ein geordneter Prozess, bei dem eine Art durch eine andere ersetzt werden kann, und gleichzeitig ein Strom sich verändernder dynamischer Gleichgewichte. Die biologische Vielfalt der Biosphäre sorgt für einen kontinuierlichen biochemischen Kreislauf von Stoff- und Energieflüssen, der die Verbindungen aller Geosphären aufrechterhält: Atmosphäre, Lithosphäre, Hydrosphäre und die Integrität der natürlichen Umwelt schafft.

Biosphäre und Mensch: ökologische Gefahr

Die Welt ist sich bereits der Gefahr bewusst, die ihr droht. Und dieses Mal wird ein Lebewesen erkannt, das an der bevorstehenden Katastrophe schuld ist – Menschlich . Seinem Erscheinen ging eine lange Zeit voraus, in der die Vorfahren des Homo sapiens-Hominiden entstanden, sich entwickelten und einander Platz machten. Sie entwickelten sich und lebten im allgemeinen Strom des Lebens, waren dessen Teilnehmer und besaßen eine ganze Reihe von Bedürfnissen und Instinkten, die für das Leben und die Entwicklung unbedingt notwendig sind. All dies machte den Fluss des Lebens einerseits integral, in einzelnen Gliedern leicht verwundbar und andererseits gut selbstgeschützt und durch das System geschützt.

Jahrtausende vergingen, große, vom Menschen geschaffene Zivilisationen entstanden und gingen unter. Die ganze Pracht der modernen Zivilisation – die Fülle und Vielfalt an Gütern, Transportmitteln, Raumflügen, die Möglichkeit für eine große Zahl von Menschen, sich daran zu beteiligen

Doch was passiert mit dem Wärmehaushalt des Planeten? Künstliche Energie wird zerstreut und erwärmt die Erde, ihr Firmament, den Ozean und die Atmosphäre. Es wird eine Zeit kommen, in der künstliche Energie beginnen wird, die Struktur des Wärmehaushalts des Planeten zu beeinflussen.

Bereits im letzten Jahrhundert formulierte der berühmte Geograph, Klimatologe und Geophysiker Professor A. I. Voikov, der Gründer des ersten geophysikalischen Observatoriums in Russland, das bekannte Gesetz: warm im Norden – trocken im Süden. Dieses Gesetz, das heute Voikov-Gesetz genannt wird, fasst langjährige Beobachtungen zusammen. Immer wenn sich der Norden während der zyklischen Änderung der Durchschnittstemperaturen zu erwärmen beginnt, nimmt die Zahl der Trockenjahre in der Transwolga-Region, in Kasachstan und anderen Regionen Südosteurasiens zu. Die Vegetation von Wüsten und Halbwüsten reagiert besonders empfindlich auf Änderungen der Niederschlagsmenge.

Der Mensch sucht nach Möglichkeiten, seine schädlichen Auswirkungen auf die Natur zu begrenzen, weil er seine Abhängigkeit vom Zustand der Biosphäre erkannt hat. Die Menschen erkannten, dass sich ihre Aktivitäten radikal ändern und den Naturgesetzen der Biosphäre entsprechen müssen, innerhalb derer nur jede Lebensaktivität stattfinden kann.

Abschluss

Unser Planet ist einzigartig, weil er Leben hat. Das Leben durchdringt nicht nur die Elemente Wasser und Luft, sondern auch das irdische Firmament. Das Leben auf der Erde wird durch lebende Materie repräsentiert, die von Millionen Arten und Milliarden Individuen gebildet wird. Lebende Materie, die gesamte biologische Vielfalt der Erde, wird durch das Erdmagnetfeld und den Ozonschirm vor kosmischer Strahlung geschützt. Alle Formen und Erscheinungsformen des Lebens existieren nicht für sich allein, sie sind durch komplexe Beziehungen zu einem einzigen Lebenskomplex verbunden.globales Ökosystem (Biosphäre). Diese Beziehungen und Verbindungen in der Tierwelt sind erstaunlich! Jede Gruppe verwandter Arten, die das Königreich bilden, spielt eine bestimmte Rolle im Stoffkreislauf: die Entstehung, Umwandlung und Zerstörung organischer Stoffe.

Die wichtigste Energiequelle in der Biosphäre ist die Sonne. Der biogene Stoffkreislauf erlaubt keine Unterbrechung des Lebens auf dem Planeten Erde. Lebewesen der Biosphäre haben die chemische Zusammensetzung von Luft, Wasser und Boden verändert, ihre moderne Zusammensetzung bestimmt, die Bildung von Mineralien und Gesteinen sowie das Relief der Erde beeinflusst. Die Biosphäre ist die Umwelt des Lebens und das Ergebnis der Lebensaktivität.

Eine der Hauptaufgaben des 21. Jahrhunderts, zu der die Ökologie einen wesentlichen Beitrag leisten sollte, ist die Schaffung von Harmonie zwischen Mensch und Natur.

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Die Biosphäre ist ein globales Ökosystem. Wie bereits erwähnt, wird die Biosphäre in Geobiosphäre, Hydrobiosphäre und Aerobiosphäre unterteilt. Die Geobiosphäre ist entsprechend den wichtigsten Umweltfaktoren unterteilt: Terra – Biosphäre und Lithobiosphäre – innerhalb der Geobiosphäre, Marinobiosphäre (Ozean-Biosphäre) und Aqua – Biosphäre – als Teil der Hydrobiosphäre. Diese Formationen werden Subsphären genannt. Der führende umweltbildende Faktor bei ihrer Entstehung ist körperliche Phase Lebensumgebungen: Luft-Wasser in der Aerobiosphäre, Wasser (Süßwasser und Salzwasser) in der Hydrobiosphäre, Festluft in der Terrabiosphäre und Festwasser in der Lithobiosphäre.

Sie zerfallen wiederum alle in Schichten: die Aerobiosphäre in die Tropobiosphäre und die Altobiosphäre; Hydrobiosphäre - in die Photosphäre, Disphotosphäre und Afotosphäre.

Die strukturbildenden Faktoren sind hier neben der physikalischen Umgebung Energie (Licht und Wärme), besondere Bedingungen für die Entstehung und Entwicklung des Lebens – die evolutionären Richtungen des Eindringens von Biota auf das Land, in seine Tiefen, in darüber liegende Räume Erde, der Abgrund des Ozeans, sind zweifellos anders. Zusammen mit der Apobiosphäre, Parabiosphäre und anderen sub- und oberbiosphärischen Schichten bilden sie den sogenannten „Schichtkuchen des Lebens“ und die Geosphäre (Ökosphäre) seiner Existenz innerhalb der Grenzen der Megabiosphäre.

Die vertikale Ausdehnung der Biosphäre und das Verhältnis der von der Hauptfläche eingenommenen Flächen Struktureinheiten(nach F. Ramad, 1981)

Die aufgeführten Formationen sind im systemischen Sinne große funktionelle Teile tatsächlich allgemeiner erd- oder subplanetarer Dimensionen. Die allgemeine Hierarchie der Subsysteme der Biosphäre ist in Abb. dargestellt.

Hierarchie der Ökosysteme der Biosphäre (nach N. F. Reimers, 1994).

Wissenschaftler glauben; dass es in der Biosphäre acht bis neun Ebenen relativ unabhängiger Stoffkreisläufe innerhalb der Wechselbeziehungen der sieben materiellen und energieökologischen Hauptkomponenten und der achten - informativen - gibt

Ökologische Komponenten (nach N. F. Reimers, 1994)

Global, regional und lokale Zirkulationen Stoffe sind nicht geschlossen und „überschneiden“ sich teilweise innerhalb der Hierarchie der Ökosysteme. Dieser materiell-energetische und teilweise auch informationelle „Zusammenhalt“ sichert die Integrität ökologischer Supersysteme bis hin zur Biosphäre als Ganzes.

Allgemeine Organisationsmuster der Biosphäre.

Die Biosphäre wird in größerem Umfang nicht gebildet externe Faktoren, aber interne Muster. Die wichtigste Eigenschaft der Biosphäre ist die Wechselwirkung von Lebendem und Nichtlebendem, die sich im Gesetz der biogenen Migration von Atomen von W. I. Wernadskij widerspiegelt und das wir in Abschnitt 12.6 betrachtet haben.

Das Gesetz der biogenen Migration von Atomen ermöglicht es dem Menschen, biogeochemische Prozesse sowohl auf der Erde als Ganzes als auch in ihren Regionen bewusst zu steuern.

Die Menge der lebenden Materie in der Biosphäre unterliegt bekanntlich keinen nennenswerten Veränderungen. Dieses Muster wurde von V. I. Wernadskij in Form des Gesetzes der Konstanz der Menge an lebender Materie formuliert: die Menge an lebender Materie in der Biosphäre für einen gegebenen Zeitpunkt geologische Periode ist eine Konstante. In der Praxis ist dieses Gesetz eine quantitative Konsequenz des Gesetzes des inneren dynamischen Gleichgewichts für das globale Ökosystem – die Biosphäre. Da lebende Materie gemäß dem Gesetz der biogenen Migration von Atomen ein Energievermittler zwischen Sonne und Erde ist, muss entweder ihre Menge konstant sein oder ihre Energieeigenschaften müssen sich ändern. Das Gesetz der physikalischen und chemischen Einheit lebender Materie (alle lebende Materie der Erde ist physikalisch und chemisch eins) schließt wesentliche Änderungen der letztgenannten Eigenschaft aus. Daher ist quantitative Stabilität für die lebende Materie des Planeten unvermeidlich. Es ist völlig charakteristisch für die Artenzahl.

Lebende Materie als Speicher der Sonnenenergie muss gleichzeitig sowohl auf äußere (kosmische) Einflüsse als auch auf reagieren interne Veränderungen. Eine Abnahme oder Zunahme der Menge lebender Materie an einem Ort der Biosphäre sollte an einem anderen Ort zu einem genau umgekehrten Prozess führen, da die freigesetzten Biogene vom Rest der lebenden Materie assimiliert werden können oder ihr Mangel beobachtet wird. Dabei ist die Geschwindigkeit des Prozesses zu berücksichtigen, die im Falle anthropogener Veränderungen deutlich geringer ist direkter Verstoß Natur durch den Menschen.

Neben der Konstanz und Konstanz der Menge lebender Materie, die sich im Gesetz der physikalisch-chemischen Einheit lebender Materie widerspiegelt, bleibt in der belebten Natur die Informations- und Körperstruktur trotz der Tatsache, dass sie sich etwas verändert, ständig erhalten mit dem Verlauf der Evolution. Diese Liegenschaft wurde von Yu. Goldsmith (1981) erwähnt und als Gesetz zur Erhaltung der Struktur der Biosphäre – informativ und somatisch – oder als erstes Gesetz der Ökodynamik bezeichnet. . Um die Struktur der Biosphäre zu erhalten, streben Lebewesen danach, einen Reifezustand oder ein ökologisches Gleichgewicht zu erreichen. Das Gesetz des Strebens nach dem Höhepunkt ist das zweite Gesetz der Ökodynamik von J. Goldsmith und gilt für die Biosphäre und andere Ebenen Ökosysteme, obwohl es eine Besonderheit gibt – die Biosphäre ist ein geschlosseneres System als ihre Unterteilungen. Die Einheit der lebenden Materie der Biosphäre und die Homologie der Struktur ihrer Subsysteme führen dazu, dass die darauf entstandenen lebenden Elemente unterschiedlichen geologischen Alters und ursprünglichen geografischen Ursprungs eng miteinander verflochten sind. Die Verflechtung räumlich-zeitlicher Geneseelemente auf allen ökologischen Ebenen der Biosphäre spiegelt die Regel oder das Prinzip der Heterogenese lebender Materie wider. Diese Addition erfolgt nicht chaotisch, sondern unterliegt den Grundsätzen der ökologischen Komplementarität (Komplementarität), der ökologischen Compliance (Kongruenz) und anderen Gesetzmäßigkeiten. Im Rahmen der Ökodynamik von Y. Goldsmith ist dies ihr drittes Gesetz – das Prinzip der ökologischen Ordnung oder des ökologischen Mutualismus, das eine globale Eigenschaft aufgrund des Einflusses des Ganzen auf seine Teile, der Rückkopplungswirkung differenzierter Teile auf die Entwicklung von bezeichnet das Ganze usw., was insgesamt zur Erhaltung der Stabilität der Biosphäre als Ganzes führt.

Gegenseitige Hilfe im Rahmen der ökologischen Ordnung oder systemischer Mutualismus wird durch das Gesetz der Ordnung der Raumfüllung und der raumzeitlichen Gewissheit bekräftigt: Die Raumfüllung innerhalb eines natürlichen Systems aufgrund der Interaktion zwischen seinen Subsystemen ist geordnet so, dass die homöostatischen Eigenschaften des Systems mit minimalen Widersprüchen zwischen den Teilen darin realisiert werden können. Aus diesem Gesetz folgt die Unmöglichkeit der langfristigen Existenz von Unfällen, die für die Natur „unnötig“ sind, einschließlich solcher, die ihr fremd sind. vom Menschen verursacht. Zu den Regeln der wechselseitigen Systemordnung in der Biosphäre gehört auch das Prinzip der Systemkomplementarität, das besagt, dass die Teilsysteme eines natürlichen Systems in ihrer Entwicklung eine Voraussetzung für die erfolgreiche Entwicklung und Selbstregulierung anderer Teilsysteme desselben Systems darstellen.

Das vierte Gesetz der Ökodynamik von Yu. Goldsmith umfasst das Gesetz der Selbstkontrolle und Selbstregulierung von Lebewesen: Lebende Systeme und Systeme unter der Kontrolle von Lebewesen sind im Prozess ihrer Anpassung zur Selbstkontrolle und Selbstregulierung fähig auf Veränderungen in der Umgebung. In der Biosphäre erfolgen Selbstkontrolle und Selbstregulation im Verlauf von Kaskaden- und Kettenprozessen allgemeiner Interaktion – im Verlauf des Kampfes um die Existenz natürlicher Selektion (im weitesten Sinne dieses Konzepts), Anpassung von Systemen und Subsysteme, breite Koevolution usw. Gleichzeitig führen all diese Prozesse zu positiven Ergebnissen „aus Sicht der Natur“ – der Erhaltung und Entwicklung der Ökosysteme der Biosphäre und dieser als Ganzes.

Die Verbindung zwischen strukturellen und evolutionären Verallgemeinerungen ist die Regel der automatischen Aufrechterhaltung globale Umwelt Lebensraum: Lebewesen im Zuge der Selbstregulierung und Interaktion mit abiotischen Faktoren sorgt autodynamisch für ein für seine Entwicklung geeignetes Lebensumfeld. Dieser Prozess begrenzt durch Veränderungen, kosmische und globale ökosphärische Skala und tritt in allen Ökosystemen und Biosystemen des Planeten als eine Kaskade der Selbstregulierung auf, die eine globale Skala erreicht. Die Regel der automatischen Erhaltung des globalen Lebensraums ergibt sich aus den biogeochemischen Prinzipien von V. I. Wernadski, den Regeln für die Erhaltung des Lebensraums einer Art, der relativen inneren Konsistenz und dient gleichzeitig als Konstante für das Vorhandensein konservativer Mechanismen in der Biosphäre bestätigt die Regel der systemdynamischen Komplementarität.

Das Gesetz der Brechung kosmischer Einflüsse zeugt von der kosmischen Wirkung auf die Biosphäre: Kosmische Faktoren, die die Biosphäre und insbesondere ihre Unterteilungen beeinflussen, unterliegen Veränderungen durch die Ökosphäre des Planeten und daher können Manifestationen in Kraft und Zeit abgeschwächt werden und verschoben oder verlieren sogar ganz ihre Wirkung. Eine Verallgemeinerung ist hier wichtig, da es häufig zu einem Strom synchroner Effekte der Sonnenaktivität und anderer Faktoren kommt Raumfaktoren auf die Ökosysteme der Erde und die darin lebenden Organismen.

Es ist zu beachten, dass viele Prozesse auf der Erde und in ihrer Biosphäre, obwohl sie vom Weltraum beeinflusst werden, und Zyklen der Sonnenaktivität mit einem Intervall von 1850, 600.400, 178, 169,88,83,33,22,16 angenommen werden , 11,5 (11,1), 6,5 und 4,3 Jahre müssen die Biosphäre selbst und ihre Unterteilungen nicht unbedingt in allen Fällen mit der gleichen Zyklizität reagieren. Kosmische Einflüsse des Biosphärensystems können ganz oder teilweise blockieren

Wege des kosmischen Einflusses auf die Biosphäre

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Biosphäre ist der bewohnte Teil der geologischen Hülle der Erde.

Biosphäre- Dies ist ein Teil der geologischen Hülle der Erde, deren Eigenschaften durch die Aktivität lebender Organismen bestimmt werden.

Die zweite Definition deckt einen größeren Bereich ab: Schließlich verteilt sich der bei der Photosynthese entstehende Luftsauerstoff in der Atmosphäre und ist dort vorhanden, wo keine Lebewesen leben. Die Biosphäre im ersten Sinne besteht aus Lithosphäre, Hydrosphäre und untere Atmosphäre - Troposphäre. Die Grenzen der Biosphäre werden durch den Ozonschirm in einer Höhe von 20 km und die untere Grenze in einer Tiefe von etwa 4 km begrenzt.

Biosphäre - ein globales Ökosystem, eine von lebenden Organismen bewohnte Hülle der Erde, die mit der Entstehung von Lebewesen entstanden ist Evolutionäre entwicklung Planeten. Es umfasst den oberen Teil der Lithosphäre, die gesamte Hydrosphäre, die Troposphäre und den unteren Teil der Stratosphäre. Die Lehre von der Biosphäre wurde von einem Akademiker geschaffen IN UND. Wernadski ( 1926).

Atmosphäre - die gasförmige Hülle der Erde und einiger anderer Planeten, der Sonne und der Sterne. Die Erdatmosphäre hat eine Länge von bis zu 100 km und besteht aus Troposphäre, Stratosphäre und Ionosphäre. An der unteren Grenze der Stratosphäre in einer Höhe von 15–35 km wandelt sich freier Sauerstoff in Ozon (02 -> 03) um, das den Schutzschirm der Erde bildet.

Hydrosphäre - Wasserschale Die Erde befindet sich zwischen der Lithosphäre und der Atmosphäre. Es nimmt 70,8 % der Erdoberfläche ein und umfasst Ozeane, Meere, Flüsse und Seen.

Lithosphäre - die äußere feste Hülle der Erde, die Erdkruste, bestehend aus Sediment- und magmatischen Gesteinen. Auf seiner Oberfläche bildet sich der Boden – ein besonderer natürlicher Körper, der durch das Zusammenspiel von Gestein, Wasser, Luft und lebenden Organismen entstanden ist. Die Lithosphäre ist der am stärksten mit lebender Materie gesättigte Teil der Biosphäre.

Humus (Humus) - organische Substanz des Bodens, die durch die Zersetzung pflanzlicher und tierischer Rückstände durch Zersetzerorganismen entsteht. Die Menge an Humus ist ein Indikator für die Bodenfruchtbarkeit. Die Dicke des Humushorizonts beträgt bei podzolischen Böden 5–10 cm, bei Schwarzerdeböden 1–1,5 m bei einem Humusgehalt von bis zu 30 %.

Bodensanierung - Verbesserung der Bodeneigenschaften, um ihre Fruchtbarkeit zu erhöhen. Es gibt solche Arten der Melioration, als hydrotechnisch - Entwässerung, Bewässerung, Waschen salzhaltiger Böden; chemisch - Kalken, Verputzen, Oxidation; physikalisch - Schleifen, Tonen; Agroforstwirtschaft – Anpflanzung von Waldgürteln usw.

Landschaft - Gesamtansicht der Gegend. Landschaften sind natürlich (See, Berg, Wald) und vom Menschen geschaffen (Felder, Gärten, Parks, Stauseen, Fabriken, Städte). In künstlichen Landschaften ist die Landschaftsgestaltung von großer Bedeutung, da sie die Zusammensetzung von Luft, Wasser und den Lärmpegel beeinflusst. Sehr wichtig hat die Erhaltung der Naturlandschaft bei der Entwicklung von Städten, die Gewinnung von Baumaterial (Kiesel, Schotter, Sand), insbesondere an den Ufern von Flüssen und Meeren.

Natürliche Ressourcen - Mineralien, Energiequellen, Boden, Wasserstraßen und Stauseen, Mineralien, Wälder, Wildpflanzen, Tierwelt Land- und Wasserflächen, Genpool Kulturpflanzen und Haustiere, malerische Landschaften, Wellnessbereiche usw.:

Erschöpfbare Ressourcen :

nicht erneuerbar - Öl, Kohle, andere Mineralien;

verlängerbar - Boden, Vegetation, Wildtiere, Sedimentgesteine (Salze), deren Verbrauchsrate der Rate ihrer Erholung entsprechen muss, sonst verschwinden sie.

Unerschöpflich - Dies sind Weltraum-, Klima- und Wasserressourcen (sie hängen aber auch weitgehend vom Zustand der Atmosphäre, der Hydrosphäre und der Biosphäre insgesamt ab).

Die Lehren von V.I. Wernadski über Biosphäre und Noosphäre ist eine Verallgemeinerung des naturwissenschaftlichen Wissens, das die Bestandteile der Biosphäre, ihre Grenzen, die Funktionen lebender Materie und die Entwicklung der Biosphäre berücksichtigt. Akademiker V.I. Wernadskij zeigte als erster die enorme biogeochemische Rolle von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen bei der Entstehung der Biosphäre. In der Struktur der Biosphäre hob er Folgendes hervor Komponenten :

lebende Materie (die Gesamtheit der lebenden Organismen auf dem Planeten); In allen geologischen Epochen beeinflusste lebende Materie, die Sonnenenergie umwandelte und ansammelte, die chemische Zusammensetzung der Erdkruste und war eine mächtige geochemische Kraft, die das Antlitz der Erde formte;

träge (nicht lebende) Materie (Atmosphäre, Hydro-, Lithosphäre und ihre Bestandteile - Gase, Feinstaub und Wasserdampf, der von Vulkanen und Geysiren ausgestoßen wird);

unbelebte biogene Substanz , entstanden im Prozess der lebenswichtigen Aktivität von Organismen moderner und vergangener geologischer Epochen (fossile Überreste von Organismen, Öl, Kohle, atmosphärische Gase, Seeschlamm - Sapropel, Sedimentgestein, zum Beispiel Kalkstein);

bioinerte Substanz - das Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität von Organismen und nichtbiologischen Prozessen (Boden, Wasser bewohnter Stauseen, Tonmineralien).

Die Biosphäre hat bestimmte Grenzen, die mit den Grenzen der Verteilung lebender Organismen in den Erdschalen zusammenfallen, die durch das Vorhandensein von Bedingungen für die Existenz von Leben bestimmt werden (günstige Temperatur, Strahlungsniveau, ausreichende Menge an Wasser, Mineralien, Sauerstoff, Kohlendioxid). ). Obergrenze der Biosphäre befindet sich in einer Höhe von 15–20 km von der Erdoberfläche entfernt, gelangt in die Stratosphäre und wird durch den Ozonschirm bestimmt, der lebensgefährliche Stoffe zurückhält ultraviolette Strahlung Sonnenlicht. Der Großteil der lebenden Organismen befindet sich in der unteren Lufthülle – der Troposphäre. Am dichtesten bevölkerten der unterste Teil der Troposphäre (50-70 m). Untere Grenze des Lebens durchquert die Lithosphäre in einer Tiefe von 3,5-7,5 km. Das Leben konzentriert sich hauptsächlich im oberen Teil der Lithosphäre – im Boden und auf seiner Oberfläche.

IN verschiedene Teile In der Biosphäre ist die Dichte des Lebens nicht gleich. Die größte Zahl Organismen befinden sich nahe der Oberfläche der Lithosphäre und Hydrosphäre. Auch der Biomassegehalt variiert je nach Zone. Tropische Wälder haben die maximale Dichte, das Eis der Arktis, Hochgebirgsregionen und Wüsten haben eine unbedeutende Dichte.

Produktivität der Biosphäre - die Gesamtzunahme der Biomasse der Erde für ein Jahr. Jährlich Primärproduktion der Pflanzen beträgt 170.109 Tonnen (Trockengewicht) und enthält etwa 300-500.1021 J Energie. Der größte Teil dieser Produktion entfällt auf den Anteil der Landpflanzengemeinschaften – 117.109. Die Tierproduktion (sekundär) beträgt 3.934.106 Tonnen, davon etwa 909.106 Tonnen an Land und 3.025.106 Tonnen im Weltmeer.

Biomasse der Erde - die Gesamtheit aller lebenden Organismen (lebende Materie) des Planeten. Ausgedrückt in Massen- oder Energieeinheiten pro Flächen- oder Volumeneinheit. Die Biomasse der Erde beträgt etwa 2.423.1012 Tonnen, wovon 97 % auf die Biomasse grüner Landpflanzen und 3 % auf die Biomasse von Tieren und Mikroorganismen entfallen. Biomasse macht 0,01 % der Erdmasse aus.

Biomasse der Ozeane - die Gesamtheit aller lebenden Organismen, die in der Hydrosphäre (2/3 der Erdoberfläche) leben. Ihre Biomasse ist 1000-mal geringer als die Biomasse der Landbewohner und beträgt 3,9? 109 Tonnen, da die Nutzung der Sonnenenergie im Wasser 0,04 % und an Land 0,1–2,0 % erreicht.

Lebewesen der Biosphäre - die Gesamtheit der lebenden Organismen (Biomasse) der Erde - ist offenes System, das durch Wachstum, Fortpflanzung, Verteilung, Stoffwechsel und Energie mit der äußeren Umgebung, die Ansammlung von Energie und deren Übertragung in Nahrungsketten gekennzeichnet ist. Lebende Materie in der Biosphäre erfüllt verschiedene biogeochemische Funktionen, die den Stoffkreislauf und die Energieumwandlung und damit die Integrität, Beständigkeit der Biosphäre und ihre nachhaltige Existenz gewährleisten. Das wichtigste Funktionen :

Energie- Akkumulation und Umwandlung von Sonnenenergie durch Pflanzen während der Photosynthese (chemoautotrophe Bakterien wandeln die Energie chemischer Bindungen um) und deren Übertragung durch Nahrungsketten: vom Produzenten zum Verbraucher und weiter zu den Zersetzern. Gleichzeitig geht die Energie allmählich verloren, aber ein Teil davon geht zusammen mit den Überresten von Organismen in einen fossilen Zustand über, der in der Erdkruste „konserviert“ wird und Reserven an Öl, Kohle usw. bildet.

Gas- Ständiger Gasaustausch mit der Umwelt während der Atmung und Photosynthese (grüne Pflanzen absorbieren Kohlendioxid und geben während der Photosynthese Sauerstoff an die Atmosphäre ab, während die meisten lebenden Organismen (einschließlich Pflanzen) während der Atmung Sauerstoff verbrauchen und Kohlendioxid in das Atmosphärengas abgeben). Durch die Teilnahme an Stoffwechselprozessen hält lebende Materie somit die Gaszusammensetzung der Atmosphäre auf einem bestimmten Niveau.

Redox- Stoffwechsel und Energie, Photosynthese (Mikroorganismen im Lebensprozess oxidieren oder reduzieren verschiedene Verbindungen, während sie Energie für Lebensprozesse erhalten, an der Bildung von Mineralien beteiligt sind, zum Beispiel führte die Aktivität von Eisenbakterien bei der Oxidation von Eisen zur Bildung von Sedimentgesteinen - Eisenerze; Schwefelbakterien, reduzierende Sulfate, gebildete Schwefelablagerungen).

Konzentration Funktion - biogene Migration von Atomen, die in lebenden Organismen konzentriert sind und nach ihrem Tod in die unbelebte Natur übergehen (die Fähigkeit lebender Organismen, verschiedene chemische Elemente anzusammeln, zum Beispiel enthalten Seggen und Schachtelhalme viel Silizium, Algen und Sauerampfer - Jod und Kalzium, in den Skeletten von Wirbeltieren enthalten große Mengen Phosphor, Kalzium, Magnesium). Die Umsetzung dieser Funktion trug zur Bildung von Ablagerungen aus Kalkstein, Kreide, Torf, Kohle und Öl bei.

Evolution der Biosphäre . IN UND. Wernadskij betonte in seinen Werken, dass die Geschichte der Entstehung und Entwicklung der Biosphäre die Geschichte der Entstehung des Lebens auf der Erde ist. Die Entwicklung der Biosphäre geht mit der Evolution einher organische Welt- Die Zusammensetzung seiner Bestandteile ändert sich, die Grenzen erweitern sich usw. Der Wissenschaftler zu Beginn des 20. Jahrhunderts. wies auf den wachsenden Einfluss des Menschen auf den Verlauf der Evolution der Biosphäre hin, sagte viele Trends im Einfluss des Menschen auf die Natur voraus und führte das Konzept der Noosphäre als „intelligente Hülle“ der Erde ein.

Für den Übergang der Biosphäre in die Noosphäre ist es notwendig, die Gesetze des Aufbaus und der Entwicklung der Biosphäre zu erlernen und neue Prinzipien der Moral und des menschlichen Verhaltens zu entwickeln, um eine stabile und fortschrittliche Entwicklung unseres Planeten aufrechtzuerhalten.

Globale Veränderungen in der Biosphäre. Schutz von Flora und Fauna

Anthropogener Einfluss auf die Biosphäre . Der Mensch hat die Umwelt seit jeher als Ressourcenquelle genutzt, doch seit dem Ende des letzten Jahrhunderts werden Veränderungen in der Biosphäre durch beeinflusst Wirtschaftstätigkeit stellen eine Bedrohung für die Existenz der Biosphäre und des Menschen selbst dar. Folgen anthropogene Aktivitätenäußern sich in der Erschöpfung der natürlichen Ressourcen, der Verschmutzung der Biosphäre durch Industrieabfälle, dem Klimawandel und der Struktur der Erdoberfläche, der Störung natürlicher biogeochemischer Kreisläufe und der Zerstörung natürlicher Ökosysteme.

Verschmutzung - Präsenz in der Umwelt Schadstoffe die das Funktionieren von Ökosystemen oder ihrer einzelnen Elemente stören und die Qualität der Umwelt beeinträchtigen. Die Auswirkungen von Schadstoffen auf die Umwelt auf Organismenebene führen zu Störungen einzelner physiologischer Funktionen von Organismen, Verhaltensänderungen, vermindertem Wachstum und Entwicklung sowie Resistenz gegen andere schädliche Faktoren Außenumgebung. Auf Bevölkerungsebene kann die Umweltverschmutzung zu Veränderungen ihrer Häufigkeit und Biomasse, Fruchtbarkeit, Sterblichkeit, Struktur, jährlichen Migrationszyklen und einer Reihe anderer Faktoren führen. funktionelle Eigenschaften. Auf biozönotischer Ebene beeinträchtigt die Verschmutzung die Struktur und Funktionen von Gemeinschaften und Ökosysteme werden geschädigt.

Unterscheiden natürliche und anthropogene Verschmutzung. Natürlich Verschmutzung entsteht durch natürliche Ursachen – Vulkanausbrüche, Erdbeben, katastrophale Überschwemmungen und Brände. Anthropogen Umweltverschmutzung ist das Ergebnis menschlicher Aktivitäten.

Schadstoffe, entstehen durch menschliche Aktivitäten und ihre Auswirkungen auf die Umwelt sind sehr vielfältig. Dabei handelt es sich um Verbindungen aus Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff, Schwermetallen, verschiedenen organischen Stoffen, künstlich hergestellten Stoffen, radioaktiven Elementen usw. Jeder Schadstoff hat einen gewissen negativen Einfluss auf die Natur. Der Gesetzgeber legt für jeden Schadstoff fest maximal zulässige Entladung (MPD) Und maximal zulässige Konzentration (MAC) in der natürlichen Umgebung. Maximal zulässige Entladung (MPD) - die von einzelnen Quellen pro Zeiteinheit emittierte Schadstoffmasse, deren Überschuss zu schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt führt oder eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellt. Maximal zulässige Konzentration (MAC) - die Menge eines Schadstoffs in der Umwelt, die bei dauerhaftem oder vorübergehendem Kontakt mit ihm die Gesundheit des Menschen oder seiner Nachkommen nicht beeinträchtigt. Bei der Bestimmung des MPC wird nicht nur der Grad des Einflusses von Schadstoffen auf die menschliche Gesundheit berücksichtigt, sondern auch die Auswirkungen auf Tiere, Pflanzen, Pilze, Mikroorganismen, natürliche Gemeinschaft im Allgemeinen.

Neben der Umweltverschmutzung kommt auch der anthropogene Einfluss zum Ausdruck Erschöpfung der natürlichen Ressourcen der Biosphäre . Der enorme Umfang der Nutzung natürlicher Ressourcen hat in einer Reihe von Regionen zu erheblichen Landschaftsveränderungen geführt. Bis zu einem gewissen Grad ist die Biosphäre zur Selbstregulierung fähig, was eine Minimierung ermöglicht Negative Konsequenzen menschliche Aktivitäten. Es gibt jedoch eine Grenze, wenn die Biosphäre nicht mehr in der Lage ist, das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Es kommt zu einer qualitativen und quantitativen Umstrukturierung der gesamten Biosphäre des Planeten, es kommt zu irreversiblen Prozessen, die zu Umweltkatastrophen führen.

Luftverschmutzung. Die moderne Gaszusammensetzung der Atmosphäre ist das Ergebnis einer langen Zeit historische Entwicklung der Globus - ein Gasgemisch aus Stickstoff (78,09 %) und Sauerstoff (20,95 %), sowie Argon (0,93 %), Kohlendioxid (0,03 %), Inertgase (Neon, Helium, Krypton, Xenon), Ammoniak, Methan , Ozon, Schwefeldioxid und andere Gase. Luftemissionen von Industriegasen, einschließlich Verbindungen wie Kohlenmonoxid CO ( Kohlenmonoxid), Stickoxide, Schwefel, Ammoniak und andere Schadstoffe, führt zu einer Hemmung der lebenswichtigen Aktivität von Pflanzen und Tieren, Störungen metabolische Prozesse Vergiftung und Tod lebender Organismen.

Ein Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre, begleitet von einem Anstieg der Aerosolmenge (feine Staubpartikel, Ruß, Suspensionen einiger Lösungen). Chemische Komponenten) und übermäßige Luftaufnahme Wärmestrahlung Erde, führt zu "Treibhauseffekt» - ein Anstieg der Durchschnittstemperatur der Planetenatmosphäre um mehrere Grad. Eine gewisse Rolle bei der Entstehung des „Treibhauseffekts“ spielt die von Wärmekraftwerken und Kernkraftwerken freigesetzte Wärme. Die Klimaerwärmung kann zu einem intensiven Abschmelzen der Gletscher in den Polarregionen, einem Anstieg des Weltozeanspiegels, einer Änderung seines Salzgehalts, seiner Temperatur und einer Überschwemmung des Küstentieflandes führen.

saurer Regen, hauptsächlich verursacht durch Schwefeldioxid und Stickoxide, verursachen großen Schaden für Waldbiozönosen. Es wurde festgestellt, dass Nadelbäume stärker unter saurem Regen leiden als Laubbäume. Allein auf dem Territorium unseres Landes hat die Gesamtfläche der von Industrieemissionen betroffenen Wälder 1 Million Hektar erreicht.

Ozonschichtabbau Die Atmosphäre, die einen Schutzschirm vor ultravioletter Strahlung darstellt, die für lebende Organismen schädlich ist, entsteht über den Polen des Planeten - der Antarktis und der Arktis, wo die sogenannten Ozonlöcher. Der Hauptgrund für den Abbau der Ozonschicht ist die Verwendung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (Freonen) durch den Menschen, die in der Produktion und im Alltag häufig als Kältemittel, Schaummittel, Lösungsmittel und Aerosole verwendet werden.

Verschmutzung natürlicher Gewässer - Abnahme ihrer biosphärischen Funktionen und wirtschaftliche Bedeutung infolge des Eindringens von Schadstoffen in sie (Öl und Ölprodukte, Haushalt (Abwasser) und Industrie). Abwasser Blei, Quecksilber und Arsen enthaltend, die eine starke toxische Wirkung haben, synthetische Stoffe, die in der Industrie, im Transportwesen, in öffentlichen Versorgungsbetrieben verwendet werden, landwirtschaftliche Abwässer, die erhebliche Mengen an auf den Feldern ausgebrachten Düngemittelrückständen (Stickstoff, Phosphor, Kalium) enthalten, Pestizide usw. ) Öl kann durch natürliche Ausflüsse in den Vorkommensgebieten ins Wasser gelangen. Die Hauptverschmutzungsquellen hängen jedoch mit menschlichen Aktivitäten zusammen: Ölförderung, Transport, Verarbeitung und Nutzung von Öl als Kraftstoff und Industrierohstoff. Öl auf Wasser bildet einen dünnen Film, der den Gasaustausch zwischen Wasser und Luft verhindert. Das Öl setzt sich am Boden ab und gelangt in die Bodensedimente, wo es stört natürliche Prozesse Leben von Bodentieren und Mikroorganismen.

Auch die Wasserreserven werden durch die übermäßige Wasserentnahme aus Flüssen zur Bewässerung erschöpft. Eine der Arten der Wasserverschmutzung ist die thermische Verschmutzung. Kraftwerke, Industrieunternehmen Oftmals leiten sie erhitztes Wasser in ein Reservoir, was zu einem Anstieg der Wassertemperatur darin und zur schnellen Vermehrung von Krankheitserregern und Viren führt. Im Trinkwasser können sie zum Ausbruch verschiedener Krankheiten führen.

Erdbodenverschmutzung . Als Folge der Entwicklung der menschlichen Wirtschaftstätigkeit kommt es zu Verschmutzung, Veränderungen in der Zusammensetzung des Bodens und sogar zu dessen Zerstörung. Riesige Flächen fruchtbaren Landes werden durch Bergbau- und Industriearbeiten, den Aufbau von Unternehmen und Städten zerstört. Die Zerstörung von Wäldern und natürlichen Grasflächen sowie das wiederholte Pflügen des Landes ohne Beachtung der Regeln der Landtechnik führen zur Bodenerosion – der Zerstörung und Abschwemmung der fruchtbaren Schicht durch Wasser und Wind. Die wichtigsten Bodenschadstoffe sind Metalle (Quecksilber, Blei) und ihre Verbindungen, radioaktive Elemente sowie Düngemittel und Pestizide – persistent organische Verbindungen in der Landwirtschaft eingesetzt. Sie reichern sich im Boden, im Wasser und in den Bodensedimenten von Gewässern an und werden in die Umwelt einbezogen Nahrungskette Sie gelangen vom Boden und Wasser auf Pflanzen, dann auf Tiere und gelangen schließlich mit der Nahrung in den menschlichen Körper.

Strahlenverschmutzung unterscheiden sich deutlich von anderen. Radioaktive Nuklide sind die Kerne instabiler chemischer Elemente, die geladene Teilchen und kurzwellige elektromagnetische Strahlung aussenden. Es sind diese Partikel und Strahlungen, die beim Eindringen in den menschlichen Körper Zellen zerstören und zur Strahlenkrankheit führen.

Überall in der Biosphäre gibt es natürliche Radioaktivitätsquellen, und der Mensch ist wie alle lebenden Organismen seit jeher natürlicher Strahlung ausgesetzt. Die äußere Belastung entsteht durch Strahlung kosmischen Ursprungs und radioaktive Nuklide in der Umwelt. Eine innere Belastung entsteht durch radioaktive Elemente, die über Luft, Wasser und Nahrung in den menschlichen Körper gelangen. Derzeit werden radioaktive Elemente in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt. Nachlässigkeit bei der Lagerung und dem Transport dieser Elemente führt zu schwerer radioaktiver Kontamination. radioaktive Kontamination Biosphäre wird beispielsweise mit Atomwaffentests und Unfällen in Kernkraftwerken in Verbindung gebracht. Die Lagerung und Lagerung radioaktiver Abfälle stellt eine große Gefahr für die Umwelt dar. Militärindustrie und Kernkraftwerke.

Die Massenvernichtung von Wäldern führt zum Tod der reichsten Flora und Fauna.

Auf diese Weise , aufgrund der Zunahme des Ausmaßes der anthropogenen Auswirkungen (menschliche Wirtschaftstätigkeit), insbesondere in letztes Jahrhundert Das Gleichgewicht in der Biosphäre ist gestört, was zu irreversiblen Prozessen führen und die Frage nach der Möglichkeit von Leben auf dem Planeten aufwerfen kann. Dies ist auf die Entwicklung von Industrie, Energie, Verkehr, Landwirtschaft und anderen menschlichen Aktivitäten zurückzuführen, ohne die Möglichkeiten der Biosphäre der Erde zu berücksichtigen. Vor der Menschheit sind bereits schwerwiegende Umweltprobleme aufgetreten, die sofortige Lösungen erfordern.

Umweltprognose - Verhaltensvorhersage natürliche Systeme bestimmt durch natürliche Prozesse und den menschlichen Einfluss auf sie. Prognosen sind global (planetarisch) und lokal (für ein kleines Gebiet), für die nahe Zukunft und für die nächsten 100–120 Jahre. Unter Berücksichtigung der Prognosedaten werden Maßnahmen ergriffen, um Gewässer, Boden, Vegetation, Wildtiere vor Verschmutzung und Zerstörung zu schützen und die Artenzusammensetzung zu erhalten.

Schutz der natürlichen Umwelt vor Verschmutzung - ein System von Maßnahmen zur Beseitigung negativer Einfluss Person, die in Emissionen ausgedrückt wird giftige Gase, Wasserverschmutzung, Einsatz von Herbiziden, Pestiziden, brennbaren Materialien, radioaktive Substanzen, starker Lärm, nukleare Rohstoffe.

Umweltschutz - Schutz der Umwelt, in der die Menschheit lebt, und natürliche Objekte dieser Umgebung. Es gibt ein 1973 von den Vereinten Nationen (UNEP) ins Leben gerufenes internationales Programm, das sich diesem Thema widmet akute Probleme Stand der Technik Umwelt: Bekämpfung der Wüstenbildung, Schutz der Ozeane, Bodenbedeckung, Regen Regenwald, Süßwasserquellen usw. Umweltmaßnahmen zur Erhaltung der Artenzusammensetzung des Planeten sind mit der Schaffung des Roten Buches und geschützter Naturgebiete verbunden.

Rotes Buch - eine Liste gefährdeter, seltener und gefährdeter Pflanzen- und Tierarten.

Schwarze Liste - eine internationale Liste ausgestorbener Tier- und Pflanzenarten, von der nur noch ausgestopfte Tiere, Skelette und Kadaver, Zeichnungen und Herbarien übrig sind, die sich in Museen befinden.

Mittlerweile ist die Artensterberate auf der Erde mehrere tausend Mal höher als in der unberührten Natur.

Reserven - Land- oder Wasserflächen, die von jeglicher wirtschaftlicher Nutzung vollständig ausgeschlossen sind und in denen die Naturlandschaften in einem ungestörten Zustand erhalten bleiben.

Reserven - Land- oder Wassergebiete, in denen die Nutzung bestimmter Arten natürlicher Ressourcen vorübergehend verboten ist. Gültigkeit der Reserven - 5-10 Jahre.

Nationalparks - Gebiete, die zum Zweck der Erhaltung von der wirtschaftlichen Nutzung ausgeschlossen sind natürliche Komplexe mit einem besonderen ökologischen, historischen, ästhetischer Wert und auch für Erholungs- und Kulturzwecke genutzt.

Thematische Aufgaben

A1. Das Hauptmerkmal der Biosphäre:

1) das Vorhandensein lebender Organismen darin

2) das Vorhandensein nicht lebender Bestandteile darin, die von lebenden Organismen verarbeitet werden

3) der Stoffkreislauf, der von lebenden Organismen kontrolliert wird

4) Bindung von Sonnenenergie durch lebende Organismen

A2. Im Umlaufprozess entstanden Ablagerungen von Öl, Kohle und Torf:

1) Sauerstoff

2) Kohlenstoff

4) Wasserstoff

A3. Finden Sie die falsche Aussage. Unersetzliche natürliche Ressourcen, die während des Kohlenstoffkreislaufs in der Biosphäre entstehen:

2) brennbares Gas

3) Steinkohle

4) Torf und Holz

A4. Am Kreislauf nehmen Bakterien teil, die Harnstoff zu Ammonium- und Kohlendioxidionen abbauen

1) Sauerstoff und Wasserstoff

2) Stickstoff und Kohlenstoff

3) Phosphor und Schwefel

4) Sauerstoff und Kohlenstoff

A5. Der Kreislauf der Materie basiert auf Prozessen wie

1) Verbreitung von Arten

3) Photosynthese und Atmung

2) Mutationen

4) natürliche Selektion

A6. Knötchenbakterien werden in den Kreislauf einbezogen

3) Kohlenstoff

4) Sauerstoff

A7. Solarenergie erwischt

1) Produzenten

2) Verbraucher erster Ordnung

3) Verbraucher zweiter Ordnung

4) Zersetzer

A8. Die Verstärkung des Treibhauseffekts wird laut Wissenschaftlern am meisten begünstigt durch:

1) Kohlendioxid

3) Stickstoffdioxid

A9. Das Ozon, das den Ozonschild bildet, entsteht in:

1) Hydrosphäre

2) Atmosphäre

3) in der Erdkruste

4) im Erdmantel

A10. Die größte Artenzahl kommt in Ökosystemen vor:

1) gemäßigte immergrüne Wälder

2) tropische Regenwälder

3) gemäßigte Laubwälder

A11. Die gefährlichste Ursache für den Verlust der biologischen Vielfalt ist der wichtigste Faktor Nachhaltigkeit der Biosphäre ist

1) direkte Vernichtung

2) chemische Verschmutzung der Umwelt

3) körperliche Verschmutzung Umgebungen

4) Lebensraumzerstörung

Beliebig Lebenssystem Es gibt Privatansicht am meisten komplexe Systeme auf der Basis von Proteinverbindungen aufgebaut. Daher erfreut sich ein systematischer Ansatz in der Ökologie großer Beliebtheit.

In der Ökologie gibt es zwei Ansätze, das Wesen von Phänomenen zu verstehen:

Bevölkerungsansatz – konzentriert sich auf Populationen von Lebewesen, d Grundeinheit von der traditionellen Ökologie untersucht);

Ökosystemansatz – basierend auf dem Konzept Ökosysteme- eine Reihe von Organismen und nicht lebenden Komponenten, die miteinander interagieren und durch Materie- und Energieströme verbunden sind.

Das Konzept eines Ökosystems wurde 1935 vom englischen Botaniker A. Tensley eingeführt.

Geograph und Schriftsteller G.K. Efremov gab eine bildliche Definition eines Ökosystems als „jedes“. natürliche Bildung– von der Beule zur Schale (geografisch)“.

Der Ökosystemansatz tendiert zu einer ganzheitlichen Beschreibung der Natur, während der Populationsansatz eher zu einer pluralistischen Beschreibung tendiert.

Alle Ökosysteme können in Ränge eingeteilt werden:

1) Mikroökosysteme (Pfütze, verrottender Baumstumpf, verwesende Leiche usw.);

2) Mesoökosysteme (Wald, See, Fluss, kleine Insel usw.);

3) Makroökosysteme (Meer, Ozean, Kontinent, große Insel usw.);

4) globales Ökosystem (Biosphäre).

Neben der oben genannten Klassifizierung von Ökosystemen in der Ökologie wird traditionell der Begriff der Biogeozänose berücksichtigt, der in seiner Bedeutung dem Begriff eines Ökosystems nahe kommt. Biogeozänose- Dies ist ein Sonderfall eines großen Ökosystems, das in der Regel ein bedeutendes Gebiet abdeckt, was das obligatorische Vorhandensein von Vegetation als Hauptverbindung nahelegt Phytozönose, die dieses Ökosystem mit Primärenergie (Informationen) versorgt. Angesichts dieser Energieautonomie ist die Biogeozänose theoretisch unsterblich, anders als beispielsweise ein verrottender umgestürzter Baum, dessen Ökosystem stirbt, nachdem die gesamte vom Baum während seines Lebens angesammelte Energie aufgebraucht ist und der Baum selbst zu Humusbestandteilen wird ( fruchtbare Bodenschicht).

Als Teil eines Ökosystems werden üblicherweise zwei Blöcke unterschieden: Biozönose und Ökotop. Biozönose besteht aus miteinander verbundene Organismen verschiedene Arten, die nicht als einzelne Individuen, sondern als Populationen darin enthalten sind. besonderer Fall Biozönose - eine Gemeinschaft, sie kann nur einen Teil der Arten der Biozönose vereinen (z. B. eine Pflanzengemeinschaft). Unter Ökotop den Lebensraum dieser Biozönose verstehen. Dabei kann es sich um das Gebiet einer bestimmten Biogeozänose handeln, die durch eine bestimmte Zusammensetzung ihrer geologischen Gesteine gekennzeichnet ist. Ein umgestürzter Baum, der verschiedene Arten von Zerstörern (Insekten, Pilze, Mikroben und andere Organismen, die organische Stoffe bis hin zum mineralischen Zustand zerstören) zum Leben erweckt, ist ebenfalls ein Ökotop des auf ihm basierenden Ökosystems.

Auf diese Weise, Biogeozänose = Ökotop(hydrologische Faktoren (Hydrotop), klimatologische Faktoren ((Klimatop), Bodenfaktoren (Edaphotop)) + Biozönose(Pflanzen (Phytozönose), Tiere (Zoozönose), Mikroorganismen (Mikrobiozönose)) (dieses Modell wurde 1942 von V. N. Sukachev vorgeschlagen).

1.4.1. Ökosystemfunktionen

1. Enge Verbindung und gegenseitige Abhängigkeit aller Verbindungen, sowohl biotischer (lebender) als auch abiotischer (nicht lebender). Kommunikationsanpassungen führen zur Rückkehr zum Ausgangszustand oder zum Tod.

2. Starke positive und negative Rückmeldungen.

Ein Beispiel für positives Feedback ist die Staunässe im Gebiet nach der Abholzung. Dies führt zu einer Verdichtung des Bodens und damit zur Ansammlung von Wasser und zum Wachstum feuchtigkeitsspeichernder Pflanzen, was zu einer Sauerstoffverarmung führt, was zu einer Verlangsamung der Zersetzung von Pflanzenresten, einer Anreicherung von Torf und einer weiteren Zunahme führt bei Staunässe.

Ein Beispiel für eine negative (stabilisierende) Rückkopplung ist das Verhältnis zwischen Raubtier und Beute, beispielsweise zwischen Luchsen und Hasen: Eine Zunahme der Hasenzahl trägt zu einer Zunahme der Luchszahl bei, eine übermäßige Luchszahl verringert jedoch die Anzahl der Hasen, danach nimmt auch die Anzahl der Luchse ab. Unter natürlichen Bedingungen stabilisiert sich dieses System relativ schnell.

3. Explizit ausgedrückte Emergenz.

Beispielsweise stellt ein seltener Baumbestand noch keinen Wald dar, da er keine spezifische Umgebung schafft: Boden, hydrologische, meteorologische usw.

Emergenz erhöht die Widerstandsfähigkeit eines Ökosystems und seine Fähigkeit zur Selbstregulierung. Menschliche Aktivitäten führen zu einer Störung der direkten und Rückkopplungsverbindungen in Ökosystemen.

Beispielsweise führt eine mäßige Belastung von Gewässern mit organischer Substanz zu einer Intensivierung der Vermehrung von Mikroorganismen, was zu einer Selbstreinigung des Gewässers führt. Übermäßige Verschmutzung, Eutrophierung genannt, führt zu einer übermäßigen Vermehrung von Organismen, die organische Stoffe aktiv abbauen, was früher oder später zur Erschöpfung eines bestimmten Sauerstoffreservoirs führt, was zur Unterdrückung und zum Tod dieser Organismen, zur Zerstörung von Bindungen und zu Veränderungen führt im System und seinem Übergang zu einer neuen Art von Beziehung. , normalerweise ist es überfüllt.

Ökosysteme benötigen in der Regel zufällige Belastungen wie Stürme, Brände usw., um ihre Widerstandsfähigkeit zu erhöhen. Aber chronischer Stress Geringe Intensität, die für anthropogene Einflüsse auf die Natur charakteristisch ist, führt zu keinen offensichtlichen Reaktionen, sodass ihre Folgen sehr schwer abzuschätzen sind, aber für das Ökosystem katastrophal sein können.

ª Fragen zur Selbstprüfung

1. Was ist der Unterschied zwischen dem Populationsansatz und dem Ökosystemansatz in der Ökologie?

2. Wie sind Ökosysteme aufgeteilt? Geben Sie ein Beispiel für jeden Ökosystemtyp.

3. Definieren Sie die Biogeozänose.

4. Wie unterscheidet sich die Biogeozänose von einem Ökosystem?

5. Was ist eine Biozönose, ein Ökotop? Listen Sie ihre Bestandteile auf.

6. Nennen Sie ein Beispiel für ein künstliches Ökosystem

1.4.2. Ebenen biologische Organisation

Normalerweise gibt es 6 Hauptebenen der Organisation lebender Materie, die eine formale Hierarchie bilden: molekular ® zellulär ® organismisch ® Population ® Ökosystem ® biosphärisch. Es gibt keine klaren Grenzen zwischen diesen Ebenen, genauso wie es keine klaren Grenzen zwischen Ökosystemen verschiedener Art gibt Ränge (der „Puppen“-Effekt – ein Ökosystem ist Teil eines anderen, größere Größe) ist die Zuordnung verschiedener Ökosysteme eher willkürlich.

Ökosystem ist ein System, das aus Lebewesen und ihrem Lebensraum besteht, die zu einem einzigen funktionalen Ganzen vereint sind.

Grundeigenschaften:

1) die Fähigkeit, den Stoffkreislauf durchzuführen

2) äußeren Einflüssen widerstehen

3) biologische Produkte herstellen

Arten von Ökosystemen:

1) Mikroökosysteme (ein Baumstamm im Brutstadium, ein Aquarium, ein kleiner Teich, ein Wassertropfen usw.)

2) Mesoökosystem (Wald, Teich, Steppe, Fluss)

3) Makroökosystem (Ozean, Kontinent, Naturgebiet)

4) globales Ökosystem (Biosphäre als Ganzes)

Y. Odum schlug eine Klassifizierung des Ökosystems basierend auf Biomen vor. Dabei handelt es sich um große natürliche Ökosysteme, die physischen und geografischen Zonen entsprechen. Es zeichnet sich durch eine Grundvegetation oder ein anderes charakteristisches Merkmal der Landschaft aus.

Biomtypen

1) terrestrisch (Tundra, Taiga, Steppen, Wüsten)

2) Süßwasser (Fließgewässer: Flüsse, Bäche, stehende Gewässer: Seen, Teiche, sumpfige Gewässer: Sümpfe)

3) Meer ( Offener Ozean, Schelfgewässer, Tiefwasserzonen)

Konzept Biogeozänose und Ökosystem nahe, aber es gibt Unterschiede. Jede Biogeozänose ist ein System. Ein Ökosystem kann mehrere Biogeozänosen umfassen, aber nicht jedes Ökosystem weist eine Biogeozänose auf, da es nicht alle Merkmale dieser aufweist.

In einem Ökosystem kann man das zwei Komponenten – biotisch und abiotisch . Biotisch ist in autotrophe (Organismen, die Primärenergie für ihre Existenz aus Photo- und Chemosynthese oder Produzenten erhalten) und heterotrophe (Organismen, die Energie aus den Prozessen der Oxidation organischer Substanz – Konsumenten und Zersetzer) erhalten, unterteilt, die die trophische Struktur des Ökosystems bilden.

Die einzige Energiequelle für die Existenz eines Ökosystems und die Aufrechterhaltung verschiedener Prozesse darin sind Produzenten, die die Energie der Sonne (Wärme, chemische Bindungen) mit einem Wirkungsgrad von 0,1–1 %, selten 3–4,5 % absorbieren Anfangsbetrag. Autotrophe stellen die erste trophische Ebene eines Ökosystems dar. Nachfolgende trophische Ebenen des Ökosystems werden durch Konsumenten gebildet (2., 3., 4. und nachfolgende Ebenen) und durch Zersetzer geschlossen, die unbelebtes organisches Material in eine mineralische Form (abiotische Komponente) umwandeln, die von einem autotrophen Element assimiliert werden kann.

Hauptbestandteile des Ökosystems

Aus Sicht der Struktur im Ökosystem gibt es:

1. Klimaregime, das Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtungsregime und andere physikalische Eigenschaften der Umgebung bestimmt;

2. in den Kreislauf einbezogene anorganische Stoffe;

3. organische Verbindungen, die den biotischen und abiotischen Teil im Stoff- und Energiekreislauf verbinden:

Produzenten – Organismen, die Primärprodukte erzeugen;

Makrokonsumenten oder Phagotrophen sind Heterotrophe, die andere Organismen oder große Partikel organischer Substanz fressen;

Mikroverbraucher (Saprotrophe) sind Heterotrophe, hauptsächlich Pilze und Bakterien, die abgestorbene organische Stoffe zerstören, mineralisieren und so in den Kreislauf zurückführen.

Die letzten drei Komponenten bilden sich Biomasse Ökosysteme.

Aus Sicht der Funktionsweise des Ökosystems werden (neben Autotrophen) folgende Funktionsblöcke von Organismen unterschieden:

Biophagen – Organismen, die andere lebende Organismen fressen,

Saprophagen – Organismen, die tote organische Stoffe fressen.

Diese Unterteilung zeigt die zeitlich-funktionale Beziehung im Ökosystem, wobei der Schwerpunkt auf der zeitlichen Aufteilung der Bildung organischer Substanz und ihrer Umverteilung innerhalb des Ökosystems (Biophagen) und der Verarbeitung durch Saprophagen liegt. Zwischen dem Absterben der organischen Substanz und der Wiederaufnahme ihrer Bestandteile in den Stoffkreislauf des Ökosystems kann eine beträchtliche Zeitspanne vergehen, bei einem Kiefernstamm beispielsweise 100 Jahre und mehr.

Alle diese Komponenten sind räumlich und zeitlich miteinander verbunden und bilden ein einziges strukturelles und funktionales System.

Begriff Biosphäre wurde zu Beginn des 19. Jahrhunderts von Jean-Baptiste Lamarck eingeführt und 1875 vom österreichischen Geologen Eduard Suess in der Geologie vorgeschlagen. Die Schaffung einer ganzheitlichen Biosphärenlehre obliegt jedoch dem russischen Wissenschaftler Wladimir Iwanowitsch Wernadski.

Biosphäre - ein Ökosystem höherer Ordnung, das alle anderen Ökosysteme vereint und die Existenz des Lebens auf der Erde sicherstellt. Die Biosphäre umfasst folgende „Sphären“:

Die Atmosphäre ist die leichteste Hülle der Erde, sie grenzt an den Weltraum; Durch die Atmosphäre findet ein Austausch von Materie und Energie mit dem Weltraum (Weltraum) statt.

Die Hydrosphäre ist die Wasserhülle der Erde. Fast so mobil wie die Atmosphäre, dringt es tatsächlich überall hin. Wasser ist eine Verbindung mit einzigartigen Eigenschaften, eine der Grundlagen des Lebens, ein universelles Lösungsmittel.

Lithosphäre – außen harte Schale Die Erde besteht aus Sediment- und magmatischen Gesteinen. Derzeit unter die Erdkruste wird als die obere Schicht des Festkörpers des Planeten verstanden, die sich oberhalb der Mohorovichic-Grenze befindet.

Die Biosphäre ist auch geschlossenes System Tatsächlich wird es vollständig von der Energie der Sonne bereitgestellt, ein kleiner Teil ist die Wärme der Erde selbst. Jedes Jahr erhält die Erde etwa 1,3 1024 Kalorien von der Sonne. 40 % dieser Energie werden zurück in den Weltraum abgestrahlt, etwa 15 % werden zur Erwärmung der Atmosphäre, des Bodens und des Wassers verwendet, der Rest der Energie sichtbares Licht welches die Quelle der Photosynthese ist.

V. I. Wernadskij formulierte erstmals klar das Verständnis, dass alles Leben auf dem Planeten untrennbar mit der Biosphäre verbunden ist und ihr seine Existenz verdankt:

V. I. Wernadski

Lebende Materie (die Gesamtheit aller Organismen auf der Erde) macht einen unbedeutend kleinen Teil der Erdmasse aus, aber der Einfluss lebender Materie auf die Transformationsprozesse der Erde ist enorm. Die gesamte Erscheinung der Erde, die wir heute beobachten, wäre ohne Milliarden von Jahren lebenswichtiger Aktivität lebender Materie nicht möglich.

Derzeit ist der Mensch selbst als Teil der lebenden Materie eine bedeutende geologische Kraft und verändert die Richtung der in der Biosphäre ablaufenden Prozesse erheblich und gefährdet dadurch seine Existenz:

Der Ökonom L. Brentano verdeutlichte auf anschauliche Weise die planetarische Bedeutung dieses Phänomens. Er errechnete, dass, wenn jeder Person einen Quadratmeter zugeteilt würde und alle Menschen nebeneinander platziert würden, sie nicht einmal die gesamte Fläche des kleinen Bodensees an der Grenze zwischen Bayern und der Schweiz einnehmen würden. Der Rest der Erdoberfläche bliebe menschenleer. Somit stellt die gesamte Menschheit zusammengenommen eine unbedeutende Masse der Materie des Planeten dar. Seine Kraft hängt nicht mit seiner Materie zusammen, sondern mit seinem Gehirn, mit seinem Geist und seiner von diesem Geist geleiteten Arbeit.

Inmitten der Intensität und Komplexität des modernen Lebens vergisst der Mensch praktisch, dass er selbst und die gesamte Menschheit, von der er nicht getrennt werden kann, untrennbar mit der Biosphäre verbunden sind – mit bestimmter Teil der Planet, auf dem sie leben. Sie sind geologisch natürlich mit seiner Stoff- und Energiestruktur verbunden.

Der Mensch als lebende Substanz ist untrennbar mit den Stoff- und Energieprozessen einer bestimmten geologischen Hülle der Erde – mit ihrer Biosphäre – verbunden. Es kann nicht einmal für eine Minute physisch davon unabhängig sein.

Das Gesicht des Planeten – die Biosphäre – verändert sich vom Menschen bewusst und meist unbewusst chemisch stark. Der Mensch verändert physikalisch und chemisch die Lufthülle des Landes, alle seine natürlichen Gewässer.

V. I. Wernadski.

Künstliche Ökosysteme

Ackerland ist ein typisches künstliches Ökosystem, das untrennbar mit einer natürlichen Wiese verbunden ist

Künstliche Ökosysteme- Dies sind vom Menschen geschaffene Ökosysteme, beispielsweise Agrozönosen, natürliche Wirtschaftssysteme oder Biosphäre 2.

Künstliche Ökosysteme haben die gleichen Komponenten wie natürliche: Produzenten, Konsumenten und Zersetzer, es gibt jedoch erhebliche Unterschiede in der Umverteilung der Stoff- und Energieflüsse. Von Menschen geschaffene Ökosysteme unterscheiden sich von natürlichen insbesondere in folgenden Punkten:

eine geringere Artenzahl und das Vorherrschen von Organismen einer oder mehrerer Arten (geringe Artengleichmäßigkeit);

geringe Stabilität und starke Abhängigkeit von der vom Menschen in das System eingebrachten Energie;

kurze Nahrungsketten aufgrund der geringen Artenzahl;

offener Stoffkreislauf aufgrund des Entzugs der Ernte (Gemeinschaftsprodukte) durch den Menschen, während natürliche Prozesse im Gegenteil dazu neigen, so viel Ernte wie möglich in den Kreislauf einzubeziehen

Keine Wartung Energieflüsse Auf der menschlichen Seite werden in künstlichen Systemen natürliche Prozesse in der einen oder anderen Geschwindigkeit wiederhergestellt und eine natürliche Struktur von Ökosystemkomponenten und Stoff-Energie-Strömen zwischen ihnen gebildet.

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Allgemeine Organisationsmuster der Biosphäre.

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