Biosfer adalah ekosistem yang Ekosistem Global - Biosfer

Hammatov Salavat Talgatovich

pengantar

Komposisi dan sifat biosfer

Tanah adalah komponen unik dari biosfer

Materi hidup dari biosfer

Biosfer dan luar angkasa

Interaksi ekologis makhluk hidup: siapa yang makan bagaimana

Migrasi biogenik atom - properti ekosistem biosfer

Bagaimana Biosfer Berkembang: Lima Bencana Ekologis

Keberlanjutan biosfer

Biosfer dan manusia: bahaya ekologi

Kesimpulan

pengantar

Hari ini, salah satu masalah paling sulit yang menjadi perhatian kita masing-masing naik ke puncaknya di hadapan orang-orang. Ini adalah masalah melestarikan kehidupan di planet ini, kelangsungan hidup manusia, sebagai salah satu spesies makhluk hidup yang unik.

Solusi untuk masalah ini tergantung pada bagaimana kita masing-masing dan seluruh umat manusia bersama-sama menyadari "garis terlarang" yang tidak boleh dilintasi umat manusia dalam keadaan apa pun. "Fitur terlarang" seperti itu adalah hukum kehidupan di planet ini.

Manusia adalah penghuni biosfer. Ini adalah biosfer - cangkang Bumi, di mana kehidupan umat manusia secara keseluruhan dan kita masing-masing berlangsung.

Biosfer - area di mana organisme hidup hidup; cangkang Bumi, komposisi, struktur, dan energinya ditentukan oleh aktivitas gabungan organisme hidup. Batas atas meluas ke ketinggian lapisan ozon (20-25 km), yang lebih rendah turun 1-2 km di bawah dasar laut dan, rata-rata, 2-3 km di darat. Biosfer meliputi bagian bawah atmosfer, hidrosfer, pedosfer (tanah), dan bagian atas litosfer (batuan).

Komposisi dan sifat biosfer

Biosfer, sebagai ekosistem global (ekosfer), seperti ekosistem lainnya, terdiri dari bagian abiotik dan biotik.

Bagian abiotik diwakili oleh:

  1. Tanah dan batuan di bawahnya sampai pada suatu kedalaman dimana masih terdapat organisme hidup yang masuk ke dalam pertukaran dengan substansi batuan tersebut dan lingkungan fisik ruang pori.
  2. Udara atmosfer ke ketinggian di mana manifestasi kehidupan masih mungkin terjadi.
  3. Lingkungan perairan - lautan, sungai, danau, dll.
  4. suhu yang menguntungkan: tidak terlalu tinggi, sehingga protein tidak menggumpal, dan tidak terlalu rendah, sehingga enzim, akselerator reaksi biokimia, bekerja secara normal,
  5. makhluk hidup membutuhkan upah hidup mineral.

Bagian biotik terdiri dari organisme hidup dari semua taksa yang melakukan fungsi paling penting dari biosfer, yang tanpanya kehidupan itu sendiri tidak dapat ada: arus biogenik atom. Organisme hidup melakukan arus atom ini karena respirasi, nutrisi, dan reproduksi mereka, memastikan pertukaran materi antara semua bagian biosfer.

Migrasi biogenik atom di biosfer didasarkan pada dua prinsip biokimia:

1 berjuang untuk manifestasi maksimum, untuk "kemahahadiran" kehidupan;

2 untuk memastikan kelangsungan hidup organisme, yang meningkatkan migrasi biogenik itu sendiri.

Pola-pola ini dimanifestasikan terutama dalam keinginan organisme hidup untuk "menangkap" semua ruang yang kurang lebih disesuaikan dengan kehidupan mereka, menciptakan ekosistem atau bagian darinya. Tetapi setiap ekosistem memiliki batas, memiliki batas pada skala planet dan biosfer.

Dalam pertimbangan umum biosfer sebagai ekosistem planet, konsep materi hidup, sebagai massa hidup umum tertentu dari planet ini, sangat penting. -3-

Komposisi kimia makhluk hidup menegaskan kesatuan alam - ia terdiri dari unsur-unsur yang sama dengan alam mati, hanya rasio unsur-unsur ini yang berbeda dan struktur molekulnya berbeda.

Sifat-sifat biosfer

Biosfer, serta ekosistem lain dengan peringkat lebih rendah yang menyusunnya, memiliki sistem properti yang memastikan fungsinya, pengaturan diri, stabilitas, dan parameter lainnya. Mari kita pertimbangkan yang utama.

  1. Biosfer adalah sistem terpusat.

Organisme hidup (living matter) berperan sebagai penghubung sentralnya.

2. Biosfer adalah sistem terbuka. Keberadaannya tidak terpikirkan tanpa energi dari luar.

Dia terpengaruh pasukan luar angkasa terutama aktivitas matahari.

Biosfer - sistem pengaturan diri. Saat ini, sifat ini disebut homeostasis, yang berarti kemampuan untuk kembali ke keadaan semula, untuk meredam gangguan yang muncul dengan mengaktifkan sejumlah mekanisme.

bahaya modern situasi lingkungan terhubung terutama dengan fakta bahwa garis homeostasis mekanis dan prinsip Le Giatelier-Brown dilanggar, jika bukan pada planet, maka pada skala regional yang besar. Hasilnya adalah disintegrasi ekosistem, atau munculnya ketidakstabilan, praktis tanpa sifat sistem homeostasis seperti agrocenosis atau kompleks urbanisasi.

Biosfer adalah sistem yang dicirikan oleh keragaman yang besar.

Keanekaragaman adalah properti terpenting dari semua ekosistem. Biosfer sebagai ekosistem global yang dicirikan oleh keanekaragaman maksimum di antara sistem lainnya. Keanekaragaman dianggap sebagai syarat utama bagi keberlanjutan ekosistem dan biosfer secara keseluruhan. Kondisi ini begitu universal sehingga telah menjadi undang-undang.

Properti paling penting dari biosfer adalah keberadaan di dalamnya mekanisme yang memastikan sirkulasi materi dan tidak habisnya elemen kimia individu dan senyawanya yang terkait dengannya.

Pada akhir abad XIX. naturalis besar Rusia V.V. Dokuchaev, dalam studinya tentang chernozem dan tanah lain di Lembah Rusia dan Kaukasus, menetapkan bahwa tanah adalah benda alami dan, dalam fitur dan sifat eksternalnya, sangat berbeda dari batuan tempat mereka terbentuk. Distribusi mereka di permukaan bumi tunduk pada pola geografis yang ketat.

Keragaman tanah sangat besar. Hal ini disebabkan oleh berbagai kombinasi faktor pembentukan tanah: batuan, umur permukaan, populasi tumbuhan dan hewan, dan relief.

Tanah adalah tubuh alam dan lingkungan hidup khusus yang dihasilkan dari transformasi batuan di permukaan tanah oleh aktivitas bersama organisme hidup, air dan udara.

Proses pembentukan tanah di Bumi sangat megah dalam skala planet mereka dan proses durasi menciptakan bahan organik tanah, akumulasi biologis mereka dan munculnya kesuburan.

Materi hidup dari biosfer

"Pada permukaan bumi tidak ada kekuatan kimia yang lebih kuat dalam efek akhirnya daripada organisme hidup secara keseluruhan."

Apa yang secara mendasar membedakan planet kita dari planet lain di tata surya? Manifestasi kehidupan. "Jika tidak ada kehidupan di Bumi, wajahnya akan sama tidak berubah dan lembam secara kimiawi, seperti wajah Bulan yang tak tergoyahkan, seperti pecahan benda langit yang lembam."

Substansi hidup biosfer adalah totalitas semua organisme hidup. Materi hidup dalam pemahaman Vernadsky adalah bentuk materi aktif, dan energinya semakin besar, semakin banyak lebih banyak massa zat hidup. Konsep "materi hidup" diperkenalkan ke dalam sains oleh V.I. Vernadsky dan memahami di atasnya totalitas semua organisme hidup di planet ini.

Apa saja ciri-ciri makhluk hidup?

Sifat-sifat benda hidup

  1. Materi hidup biosfer dicirikan oleh yang sangat besar energi bebas, yang hanya bisa dibandingkan dengan aliran lava yang berapi-api, tetapi energi lava tidak berjangka panjang.
  2. Pada makhluk hidup, karena adanya enzim, reaksi kimia terjadi ribuan, dan terkadang jutaan kali lebih cepat daripada di non-hidup. Untuk proses kehidupan, merupakan ciri khas bahwa zat dan energi yang diterima oleh tubuh diproses dan dilepaskan dalam jumlah yang jauh lebih besar.
  3. Unsur-unsur kimia individu (protein, enzim, dan kadang-kadang senyawa mineral individu disintesis hanya dalam organisme hidup).
  4. Materi hidup cenderung mengisi semua ruang yang mungkin. DI DAN. Vernadsky menyebutkan dua bentuk khusus gerak materi hidup:

a) pasif, yang dilakukan dengan reproduksi, dan melekat pada organisme hewan dan tumbuhan;

b) aktif, yang dilakukan karena pergerakan organisme yang terarah (ukuran karakter yang lebih kecil untuk tanaman).

  1. Materi hidup menunjukkan keragaman morfologi dan kimia yang jauh lebih besar daripada materi tak hidup. Di alam, lebih dari 2 juta senyawa organik diketahui yang merupakan bagian dari materi hidup, sedangkan jumlah mineral dalam benda mati adalah sekitar 2 ribu, yaitu, tiga kali lipat lebih rendah.
  2. Materi hidup diwakili oleh tubuh yang tersebar - organisme individu, yang masing-masing memiliki asal-usulnya sendiri, komposisi genetiknya sendiri. Ukuran organisme individu berkisar dari 2 nm di terkecil hingga 100 m (kisaran lebih dari 109).
  3. Prinsip Redi (akademisi, dokter, dan naturalis Florentine, 1626-1697) "segala sesuatu yang hidup dari makhluk hidup" adalah ciri khas materi hidup yang ada di Bumi dalam bentuk pergantian generasi yang berkelanjutan dan dicirikan

hubungan genetik dengan materi hidup dari semua zaman geologis masa lalu. Zat abiogenik mati, seperti yang diketahui, memasuki biosfer dari luar angkasa, dan mereka juga dilakukan sebagian dari cangkang dunia. Mereka mungkin mirip dalam komposisi, tapi hubungan genetik secara umum, mereka tidak. "Prinsip Redy ... tidak menunjuk ke

ketidakmungkinan abiogenesis di luar biosfer atau ketika menetapkan kehadiran di biosfer (sekarang atau sebelumnya) dari fenomena fisikokimia yang tidak diterima selama definisi ilmiah bentuk organisasi cangkang bumi ini.

  1. Materi hidup di hadapan organisme tertentu, tidak seperti benda mati, berlangsung selama kehidupan sejarah pekerjaan yang megah.

Biosfer dan luar angkasa

Bumi adalah planet yang unik, terletak pada satu-satunya jarak yang mungkin dari Matahari, yang menentukan suhu permukaan bumi di mana air dapat berada dalam keadaan cair.

Bumi menerima sejumlah besar energi dari matahari dan pada saat yang sama mempertahankan suhu yang kira-kira konstan. Ini berarti bahwa planet kita memancarkan jumlah energi yang hampir sama ke luar angkasa seperti yang diterimanya dari luar angkasa: pendapatan dan pengeluaran harus seimbang, jika tidak, suatu hari sistem akan kehilangan stabilitas. Bumi akan memanas atau membeku dan berubah menjadi tubuh tak bernyawa.

Biosfer berhubungan erat dengan ruang. Aliran energi yang datang ke Bumi menciptakan kondisi yang menjamin kehidupan. medan magnet dan layar ozon melindungi planet ini dari radiasi kosmik yang berlebihan dan intens radiasi sinar matahari. Radiasi kosmik yang mencapai biosfer memberikan fotosintesis dan mempengaruhi aktivitas makhluk hidup.

Planet Bumi berbeda dari planet lain karena biosfernya mengandung zat yang peka terhadap aliran. radiasi sinar matahari- klorofil. Ini adalah klorofil yang menyediakan transformasi energi elektromagnetik radiasi matahari menjadi energi kimia, yang dengannya proses reduksi karbon dan nitrogen oksida dalam reaksi biosintesis berlangsung.

Pada tumbuhan hijau, terjadi fotosintesis – proses pembentukan karbohidrat dari air dan oksigen dioksida (yang ada di udara atau air). Dalam hal ini, oksigen dilepaskan sebagai produk sampingan. Tumbuhan hijau adalah autotrof- organisme yang mengambil semua unsur kimia yang mereka butuhkan untuk kehidupan dari materi inert di sekitar mereka dan tidak memerlukan senyawa organik siap pakai dari organisme lain untuk membangun tubuhnya. Sumber energi utama yang digunakan oleh autotrof adalah matahari. Heterotrof Ini adalah organisme yang membutuhkan bahan organik yang dibentuk oleh organisme lain untuk nutrisi mereka.

Heterotrof secara bertahap mengubah bahan organik yang dibentuk oleh autotrof, membawanya ke keadaan semula - mineral -.

Fungsi destruktif (destruktif) dilakukan oleh perwakilan dari masing-masing kerajaan materi hidup - pembusukan, dekomposisi adalah properti integral dari metabolisme setiap organisme hidup. Tumbuhan membentuk bahan organik dan merupakan produsen karbohidrat terbesar di Bumi; tetapi mereka juga melepaskan oksigen yang diperlukan untuk kehidupan sebagai produk sampingan dari fotosintesis.

Dalam proses respirasi dalam tubuh semua spesies hidup, karbon dioksida terbentuk, yang digunakan lagi oleh tanaman untuk fotosintesis. Ada juga jenis makhluk hidup di mana penghancuran bahan organik mati adalah cara mencari makan. Ada organisme dengan jenis nutrisi campuran, mereka disebut mixotrof.

Di biosfer, proses transformasi anorganik, bahan inert menjadi bahan organik dan transformasi sebaliknya dari bahan organik menjadi bahan mineral terjadi. Pergerakan dan transformasi zat di biosfer dilakukan dengan partisipasi langsung makhluk hidup, semua jenis yang mengkhususkan diri dalam cara makan yang berbeda.

Jumlah terbatas materi yang ada di biosfer telah memperoleh sifat tak terhingga melalui sirkulasi zat.

Gambar sirkulasi materi di biosfer dibuat oleh roda kincir air. Namun, agar roda dapat berputar, diperlukan aliran air yang konstan. Demikian pula, aliran energi matahari yang datang dari luar angkasa memutar "roda kehidupan" di planet kita. Seberapa cepat roda berputar? Selama siklus biogeokimia, atom dari sebagian besar unsur kimia telah melewati berkali-kali makhluk. Misalnya, semua oksigen atmosfer "bersirkulasi" melalui materi hidup dalam 2000 tahun, karbon dioksida - dalam 200-300 tahun, dan semua air di biosfer - dalam 2 juta tahun.

Materi hidup adalah penerima energi matahari yang sempurna.

Energi yang diserap dan digunakan dalam reaksi fotosintesis, dan kemudian disimpan dalam bentuk energi kimia karbohidrat, sangat besar, ada bukti yang sebanding dengan energi yang dikonsumsi oleh 100.000 kota besar selama 100 tahun. Heterotrof menggunakan bahan organik tanaman sebagai makanan: bahan organik dioksidasi oleh oksigen, yang dikirim ke tubuh oleh organ pernapasan, dengan pembentukan karbon dioksida- reaksinya menjadi arah sebaliknya. Jadi, "abadi" membuat kehidupan menjadi keberadaan autotrof dan heterotrof secara simultan.

Fakta dan argumen tentang "roda kehidupan" di biosfer memberikan hak untuk berbicara tentang hukum migrasi biogenik atom, yang dirumuskan oleh V.I. Vernadsky: migrasi unsur-unsur kimia di permukaan bumi dan di biosfer secara keseluruhan dilakukan baik dengan partisipasi langsung makhluk hidup, atau terjadi di lingkungan,

fitur geokimia yang ditentukan oleh materi hidup, baik yang sekarang menghuni biosfer maupun yang telah bertindak di Bumi sepanjang sejarah geologis.

Materi hidup dari berbagai kerajaan dan jenis yang berbeda memastikan sirkulasi zat dan transformasi energi yang berkelanjutan. Dengan demikian, hukum migrasi biogenik atom oleh V.I. Vernadsky: di biosfer, migrasi unsur-unsur kimia terjadi dengan partisipasi langsung organisme hidup yang wajib. Migrasi atom secara biogenik memastikan kelangsungan kehidupan di biosfer dengan jumlah materi yang terbatas dan aliran energi yang konstan.

Sejak para pendiri paleontologi modern menemukan bahwa sedimen yang membatu dapat membaca jalur kehidupan, kita telah mengetahui bahwa dunia organik di Bumi telah mengalami lebih dari sekali. peristiwa tragis yang menyebabkan kehancuran hampir lengkap kehidupan di planet ini. Selama 500 juta tahun terakhir, Bumi tiba-tiba berubah menjadi sakit parah beberapa kali, dan sekali - itu 250 juta tahun yang lalu - kehidupan di Bumi hampir berhenti.

Para ahli mengidentifikasi lima bencana besar yang dialami biosfer: periode Karbon, periode Permian, Trias, Periode Jurassic, Zaman Kapur. Setiap bencana menyebabkan perkembangan materi hidup: adaptasi yang lebih lengkap terhadap lingkungan; penampilan lagi jenis; penetrasi mereka ke habitat baru.

Dengan setiap bencana yang telah terjadi di biosfer, bersama dengan massa spesies yang kalah, kita juga melihat pemenang. Pada awalnya hanya ada sedikit dari mereka, tetapi mereka mampu "menuai" buah kemenangan mereka, mengisi ruang kosong dengan jenis mereka sendiri. Namun, tidak ada jenis baru dia tidak dapat dicela dengan fakta bahwa dia terlibat dalam bencana itu sendiri demi kemakmuran spesies atau keluarganya. Bencana alam terjadi secara kosmik atau murni alasan duniawi karena kekhasan perkembangan materi hidup, ketika beberapa bagiannya tertindas atau terhapus sama sekali dari muka planet, yang lain gagal beradaptasi dengan kondisi alam yang berubah.

Perkembangan makhluk hidup biosfer - peningkatan tingkat organisasinya dan tingkat kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan terjadi melalui bencana - perubahan drastis lingkungan abiotik. Kontradiksi antara komponen abiotik dan biotik biosfer yang mapan, dengan perubahan lingkungan yang tiba-tiba untuk waktu geologis, diselesaikan setiap saat karena keragaman dan variabilitas materi hidup biosfer. Materi hidup setiap kali tetap hidup di biosfer karena kelangsungan hidup spesies yang lebih beradaptasi.

Keberlanjutan biosfer

Sejak zaman kuno, kekayaan dunia kehidupan telah mempesona dan menyenangkan manusia. Keanekaragaman spesies tidak menghabiskan semua keanekaragaman hayati. Dalam setiap spesies, populasi dan individunya, termasuk manusia, berbeda secara genetik dalam banyak hal lagi dari yang diperkirakan sebelumnya. Dua individu yang dipilih secara acak akan berbeda dalam ratusan, mungkin ribuan, perbedaan kromosom. Perbedaan seperti itu sangat penting, banyak di antaranya terkait dengan kepekaan terhadap perubahan parameter lingkungan, menentukan kemampuan beradaptasi atau bahkan kemungkinan bertahan hidup. organisme individu, sebuah pengingat bahwa seleksi alam terus berlanjut.

Bagaimana keanekaragaman hayati memastikan keberlanjutan biosfer? Jawabannya sederhana: melalui banyak interkoneksi dan interaksi, baik di antara mereka sendiri maupun dengan materi tidak langsung. Biosfer memiliki serangkaian besar proses kontrol umpan balik dan, sebagai hasilnya, serangkaian proses siklik yang memungkinkannya mengkompensasi perubahan kondisi. Oleh karena itu, biosfer relatif mudah mengatasi tugas-tugas pengaturan otomatis kondisi kehidupan yang dibutuhkannya.

Stabilitas ekosistem global dipastikan oleh redundansi komponen fungsionalnya. Jika ada beberapa jenis autotrof dalam suatu ekosistem, yang masing-masing memiliki kondisi suhu optimal untuk fotosintesis, maka laju total fotosintesis dapat tetap tidak berubah dengan fluktuasi suhu.

Adaptasi biosfer untuk berubah kondisi eksternal- proses yang teratur di mana satu spesies dapat digantikan oleh spesies lain, dan pada saat yang sama merupakan aliran keseimbangan dinamis yang bergeser. Keanekaragaman hayati biosfer menyediakan siklus biokimia yang berkelanjutan dari aliran materi dan energi, mempertahankan koneksi semua geosfer: atmosfer, litosfer, hidrosfer, menciptakan integritas lingkungan alam.

Dunia sudah sadar akan bahaya yang mengancamnya. Dan kali ini makhluk hidup diketahui, bersalah atas bencana yang mendekat - Manusia. Penampilannya didahului periode yang lama, di mana nenek moyang Homosapiens-hominid muncul, berevolusi, memberi jalan satu sama lain. Mereka berkembang dan hidup dalam arus umum kehidupan, menjadi pesertanya dan memiliki berbagai macam kebutuhan dan naluri yang mutlak diperlukan untuk kehidupan dan evolusi. Semua ini membuat aliran kehidupan, di satu sisi, integral, mudah rentan di mata rantai yang terpisah, dan di sisi lain, terlindungi dengan baik dan dilindungi oleh sistem.

Ribuan tahun berlalu, peradaban besar yang diciptakan oleh manusia muncul dan binasa. Semua kemegahan peradaban modern- kelimpahan dan variasi barang, transportasi, penerbangan luar angkasa, peluang bagi sejumlah besar orang untuk terlibat

sains, seni, akhirnya, mengamankan usia tua - semua ini adalah konsekuensi dari sejumlah besar energi buatan yang kini mulai diproduksi umat manusia. Kita tidak hidup dengan energi Matahari, seperti tumbuhan dan hewan, tetapi kita mengonsumsi cadangan karbon - minyak, batu bara, gas, serpih, yang telah terakumulasi oleh biosfer masa lalu selama ratusan juta tahun.

Tapi apa yang terjadi dengan keseimbangan panas planet ini? Energi buatan dihamburkan dan pergi untuk memanaskan Bumi, cakrawala, lautan, atmosfernya. Akan tiba saatnya energi buatan akan mulai mempengaruhi struktur keseimbangan panas planet.

Dengan demikian, gagasan yang tersebar luas bahwa peningkatan jumlah energi yang dihasilkan oleh manusia selalu merupakan hal yang baik juga perlu direvisi: peningkatan suhu rata-rata planet sebesar 4-5 derajat mengancam umat manusia dengan bencana ekologis. Dan ada garis yang tidak bisa dilewati.

Memprediksi sebelumnya, bahkan dalam istilah yang paling umum, hasil dari pemanasan seperti itu sama sekali tidak mudah. Dengan peningkatan suhu rata-rata, perbedaan suhu antara khatulistiwa dan kutub berkurang. Dan ini adalah mesin utama, berkat atmosfer yang bergerak, mentransfer panas dari zona khatulistiwa ke kutub. Jika perbedaan suhu meningkat, maka intensitas sirkulasi atmosfer meningkat. Jika menurun, sirkulasi atmosfer menjadi lebih lambat, transfer kelembaban menurun. Artinya, zona gersang menjadi semakin gersang, dan produktivitas biota semakin menurun.

Kembali pada abad terakhir, ahli geografi terkenal, ahli iklim, ahli geofisika Profesor A. I. Voikov, pendiri pertama observatorium geofisika di Rusia, merumuskan hukum yang terkenal: hangat di Utara - kering di Selatan. Hukum ini, yang sekarang disebut hukum Voikov, merangkum pengamatan selama bertahun-tahun. Setiap kali, selama perubahan siklus suhu rata-rata di Utara, itu mulai menghangat, jumlah tahun kering meningkat di wilayah Trans-Volga, Kazakhstan, dan wilayah lain di Eurasia tenggara. Vegetasi gurun dan semi-gurun sangat sensitif terhadap perubahan jumlah curah hujan.

Manusia mencari cara untuk membatasi dampak merugikannya terhadap alam, karena ia telah menyadari ketergantungannya pada keadaan biosfer. Orang-orang menyadari bahwa aktivitas mereka harus berubah secara radikal dan sesuai dengan hukum alam biosfer, di mana hanya semua aktivitas kehidupan yang dapat berlangsung.

Kami telah melacak hanya satu fenomena, yang menegaskan bahwa seseorang sekarang dapat dengan mudah melewati "garis fatal" itu, garis di mana proses perubahan kondisi keberadaannya yang tidak dapat diubah akan dimulai. Biosfer akan mulai bergerak ke keadaan baru, dan mungkin tidak ada tempat bagi seseorang dalam keadaan barunya. Itulah sebabnya umat manusia harus dapat meramalkan hasil tindakannya dan mengetahui di mana letak "garis terlarang", memisahkan kemungkinan perkembangan peradaban lebih lanjut dari kepunahannya yang kurang lebih cepat.

Setiap spesies biologis (dan manusia tidak terkecuali) dapat hidup dalam kerangka lingkungan yang agak sempit di mana ia beradaptasi secara genetik. Jika lingkungan kehidupan berubah lebih cepat daripada adaptasi atau transformasi spesies menjadi formasi baru, organisme pasti mati.

Lapisan materi hidup di planet ini berubah secara dramatis. Itu menyusut, itu menyusut. Bahkan dalam arti mekanis murni, hutan menghilang, chernozem terdegradasi, dll. Fondasi dari lingkungan langsung kehidupan dan pembangunan ekonominya tergelincir dari bawah kaki umat manusia.

Saat ini, proses penipisan materi hidup, hilangnya spesies hidup adalah sepuluh, dan dalam beberapa kasus bahkan seratus kali lebih intens daripada kepunahan dinosaurus 65 juta tahun yang lalu. Spesies tidak hilang begitu saja, seluruh struktur materi hidup berubah. Hewan dan tumbuhan besar digantikan oleh yang lebih kecil: ungulates - hewan pengerat, hewan pengerat - serangga herbivora.

Kehilangan komposisi makhluk hidup dapat menyebabkan kehancuran darurat sistem biogeokimia planet ini. Distorsi global dari siklus biogeokimia mengancam bahwa alam akan menjadi berbeda, bukan alam yang disesuaikan dengan ekonomi modern. Ini akan membutuhkan perombakan besar-besaran. Akibat dampak manusia saat ini, keturunan terancam kemiskinan sumber daya alam, penipisan sumber daya alam.Manusia harus melestarikan keanekaragaman hayati biosfer, karena pengurangannya mengarah pada gangguan proses biosfer, hingga perubahan bencana dalam kondisi kehidupan di bumi. planet.

Kesimpulan

Planet kita unik karena memiliki kehidupan. Kehidupan tidak hanya meresapi elemen air dan udara, tetapi juga cakrawala duniawi. Kehidupan di Bumi diwakili oleh materi hidup, yang dibentuk oleh jutaan spesies dan miliaran individu. Materi hidup, seluruh keanekaragaman hayati Bumi dilindungi dari sinar kosmik medan geomagnetik dan layar ozon. Semua bentuk dan manifestasi kehidupan tidak ada dengan sendirinya, mereka terhubung oleh hubungan yang kompleks menjadi satu kompleks kehidupan- . Hubungan dan koneksi dalam satwa liar ini luar biasa! Setiap kelompok spesies terkait yang membentuk kerajaan memainkan peran khusus dalam siklus zat: penciptaan, transformasi, penghancuran zat organik.

Sumber energi utama di biosfer adalah Matahari. Siklus biogenik zat tidak mengganggu kehidupan di planet Bumi. Makhluk hidup di biosfer telah berubah komposisi kimia udara, air, tanah, diidentifikasi dan komposisi modern, mempengaruhi pembentukan mineral dan batuan, relief Bumi. Biosfer adalah lingkungan kehidupan dan hasil dari aktivitas kehidupan.

Salah satu tugas utama abad ke-21, di mana ekologi harus memberikan kontribusi yang signifikan, adalah pencapaian keselarasan antara manusia dan alam.

Unduh:

Pratinjau:

Sekolah menengah Srednetiganskaya

Abstrak dengan topik: Biosfer sebagai sistem ekologi

Diselesaikan oleh siswa kelas 11 Khammatov Salavat Talgatovich.

Dosen: Bayazitov R.Z

2013

pengantar

Komposisi dan sifat biosfer

Tanah adalah komponen unik dari biosfer

Materi hidup dari biosfer

Biosfer dan luar angkasa

Interaksi ekologis makhluk hidup: siapa yang makan bagaimana

Migrasi biogenik atom - properti ekosistem biosfer

Bagaimana Biosfer Berkembang: Lima Bencana Ekologis

Keberlanjutan biosfer

Biosfer dan manusia: bahaya ekologi

Kesimpulan

pengantar

Hari ini, salah satu masalah paling sulit yang menjadi perhatian kita masing-masing naik ke puncaknya di hadapan orang-orang. Ini adalah masalah melestarikan kehidupan di planet ini, kelangsungan hidup manusia, sebagai salah satu spesies makhluk hidup yang unik.

Solusi untuk masalah ini tergantung pada bagaimana kita masing-masing dan seluruh umat manusia bersama-sama menyadari "garis terlarang" yang tidak boleh dilintasi umat manusia dalam keadaan apa pun. "Fitur terlarang" seperti itu adalah hukum kehidupan di planet ini.

Manusia adalah penghuni biosfer. Ini adalah biosfer - cangkang Bumi, di mana kehidupan umat manusia secara keseluruhan dan kita masing-masing berlangsung.

Biosfer - area di mana organisme hidup hidup; cangkang Bumi, komposisi, struktur, dan energinya ditentukan oleh aktivitas gabungan organisme hidup. Batas atas meluas ke ketinggian lapisan ozon (20-25 km), yang lebih rendah turun 1-2 km di bawah dasar laut dan rata-rata 2-3 km di darat. Biosfer meliputi bagian bawah atmosfer, hidrosfer, pedosfer (tanah), dan bagian atas litosfer (batuan).

Komposisi dan sifat biosfer

Biosfer, sebagai ekosistem global (ekosfer), seperti ekosistem lainnya, terdiri dari bagian abiotik dan biotik.

Bagian abiotik diwakili oleh:

  1. Tanah dan batuan di bawahnya sampai pada suatu kedalaman dimana masih terdapat organisme hidup yang masuk ke dalam pertukaran dengan substansi batuan tersebut dan lingkungan fisik ruang pori.
  1. Udara atmosfer ke ketinggian di mana manifestasi kehidupan masih mungkin terjadi.
  1. Lingkungan perairan - lautan, sungai, danau, dll.
  2. suhu yang menguntungkan: tidak terlalu tinggi, sehingga protein tidak menggumpal, dan tidak terlalu rendah, sehingga enzim, akselerator reaksi biokimia, bekerja secara normal,
  3. makhluk hidup membutuhkan upah hidup mineral.

Bagian biotik terdiri dari organisme hidup dari semua taksa yang melakukan fungsi paling penting dari biosfer, yang tanpanya kehidupan itu sendiri tidak dapat ada: arus biogenik atom. Organisme hidup melakukan arus atom ini karena respirasi, nutrisi, dan reproduksi mereka, memastikan pertukaran materi antara semua bagian biosfer.biosfer migrasi tanah ekosistem atom

Migrasi biogenik atom di biosfer didasarkan pada dua prinsip biokimia:

1 berjuang untuk manifestasi maksimum, untuk "kemahahadiran" kehidupan;

2 untuk memastikan kelangsungan hidup organisme, yang meningkatkan migrasi biogenik itu sendiri.

Pola-pola ini dimanifestasikan terutama dalam keinginan organisme hidup untuk "menangkap" semua ruang yang kurang lebih disesuaikan dengan kehidupan mereka, menciptakan ekosistem atau bagian darinya. Tetapi setiap ekosistem memiliki batas, memiliki batas pada skala planet dan biosfer.

Dalam pertimbangan umum biosfer sebagai ekosistem planet, konsep materi hidup, sebagai massa hidup umum tertentu dari planet ini, sangat penting. -3-

Komposisi kimia makhluk hidup menegaskan kesatuan alam - ia terdiri dari unsur-unsur yang sama dengan alam mati, hanya rasio unsur-unsur ini yang berbeda dan struktur molekulnya berbeda.

Sifat-sifat biosfer

Biosfer, serta ekosistem lain dengan peringkat lebih rendah yang menyusunnya, memiliki sistem properti yang memastikan fungsinya, pengaturan diri, stabilitas, dan parameter lainnya. Mari kita pertimbangkan yang utama.

  1. Biosfer adalah sistem terpusat.

Organisme hidup (living matter) berperan sebagai penghubung sentralnya.

2. Biosfer adalah sistem terbuka. Keberadaannya tidak terpikirkan tanpa energi dari luar.

Itu dipengaruhi oleh kekuatan kosmik, terutama aktivitas matahari.

Biosfer adalah sistem yang mengatur diri sendiri. Saat ini, sifat ini disebut homeostasis, yang berarti kemampuan untuk kembali ke keadaan semula, untuk meredam gangguan yang muncul dengan mengaktifkan sejumlah mekanisme.

Bahaya dari situasi ekologis saat ini terutama dikaitkan dengan fakta bahwa garis homeostasis mekanis dan prinsip Le Giatelier-Brown dilanggar, jika bukan pada planet, maka pada skala regional yang besar. Hasilnya adalah disintegrasi ekosistem, atau munculnya ketidakstabilan, praktis tanpa sifat sistem homeostasis seperti agrocenosis atau kompleks urbanisasi.

Biosfer adalah sistem yang dicirikan oleh keragaman yang besar.

Keanekaragaman adalah properti terpenting dari semua ekosistem. Biosfer sebagai ekosistem global yang dicirikan oleh keanekaragaman maksimum di antara sistem lainnya. Keanekaragaman dianggap sebagai syarat utama bagi keberlanjutan ekosistem dan biosfer secara keseluruhan. Kondisi ini begitu universal sehingga telah menjadi undang-undang.

Properti paling penting dari biosfer adalah keberadaan di dalamnya mekanisme yang memastikan sirkulasi materi dan tidak habisnya elemen kimia individu dan senyawanya yang terkait dengannya.

Tanah adalah komponen unik dari biosfer

Pada akhir abad XIX. naturalis besar Rusia V.V. Dokuchaev, dengan studinya tentang chernozem dan tanah lain di Lembah Rusia dan Kaukasus, menetapkan bahwa tanah itu alamifitur dan sifat sangat berbeda dari batuan tempat mereka terbentuk. Distribusi mereka di permukaan bumi tunduk pada pola geografis yang ketat.

Keragaman tanah sangat besar. Hal ini disebabkan oleh berbagai kombinasi faktor pembentukan tanah: batuan, umur permukaan, populasi tumbuhan dan hewan, dan relief.

Tanah adalah tubuh alam dan lingkungan hidup khusus yang dihasilkan dari transformasi batuan di permukaan tanah oleh aktivitas bersama organisme hidup, air dan udara.

Proses pembentukan tanah di Bumi sangat megah dalam skala planet mereka dan proses durasi menciptakan bahan organik tanah, akumulasi biologis mereka dan munculnya kesuburan.

Materi hidup dari biosfer

"Tidak ada kekuatan kimia di permukaan bumi yang lebih kuat dalam efek akhirnya daripada organisme hidup secara keseluruhan."

Apa yang secara mendasar membedakan planet kita dari planet lain di tata surya? Manifestasi kehidupan. "Jika tidak ada kehidupan di Bumi, wajahnya akan sama tidak berubah dan lembam secara kimiawi, seperti wajah Bulan yang tak tergoyahkan, seperti pecahan benda langit yang lembam."

Substansi hidup biosfer adalah totalitas semua organisme hidup. Materi hidup dalam pengertian Vernadsky adalah bentuk materi aktif, dan energinya semakin besar, semakin besar massa materi hidup. Konsep "materi hidup" diperkenalkan ke dalam sains oleh V.I. Vernadsky dan memahami di atasnya totalitas semua organisme hidup di planet ini.

Apa saja ciri-ciri makhluk hidup?

Sifat-sifat benda hidup

  1. Materi hidup biosfer dicirikan oleh energi bebas yang sangat besar, yang hanya dapat dibandingkan dengan aliran lava yang berapi-api, tetapi energi lava tidak bersifat jangka panjang.
  1. Dalam materi hidup, karena adanya enzim, reaksi kimia terjadi ribuan, dan terkadang jutaan kali lebih cepat daripada materi tak hidup. Untuk proses kehidupan, merupakan ciri khas bahwa zat dan energi yang diterima oleh tubuh diproses dan dilepaskan dalam jumlah yang jauh lebih besar.
  1. Unsur-unsur kimia individu (protein, enzim, dan kadang-kadang senyawa mineral individu disintesis hanya dalam organisme hidup).
  1. Materi hidup cenderung mengisi semua ruang yang mungkin. DI DAN. Vernadsky menyebutkan dua bentuk khusus gerak materi hidup:

a) pasif, yang dilakukan dengan reproduksi, dan melekat pada organisme hewan dan tumbuhan;

b) aktif, yang dilakukan karena pergerakan organisme yang terarah (ukuran karakter yang lebih kecil untuk tanaman).

  1. Materi hidup menunjukkan keragaman morfologi dan kimia yang jauh lebih besar daripada materi tak hidup. Di alam, lebih dari 2 juta senyawa organik diketahui yang merupakan bagian dari materi hidup, sedangkan jumlah mineral dalam benda mati adalah sekitar 2 ribu, yaitu, tiga kali lipat lebih rendah.
  1. Materi hidup diwakili oleh tubuh yang tersebar - organisme individu, yang masing-masing memiliki asal-usulnya sendiri, komposisi genetiknya sendiri. Ukuran organisme individu berkisar dari 2 nm di terkecil sampai 100 m (kisaran lebih dari 109).
  1. Prinsip Redi (akademisi, dokter, dan naturalis Florentine, 1626-1697) "segala sesuatu yang hidup dari makhluk hidup" adalah ciri khas materi hidup yang ada di Bumi dalam bentuk pergantian generasi yang berkelanjutan dan dicirikan

hubungan genetik dengan materi hidup dari semua zaman geologis masa lalu. Zat abiogenik mati, seperti yang diketahui, memasuki biosfer dari luar angkasa, dan mereka juga dilakukan sebagian dari cangkang dunia. Mereka mungkin serupa dalam komposisi, tetapi secara umum mereka tidak memiliki hubungan genetik. "Prinsip Redy ... tidak menunjuk ke

ketidakmungkinan abiogenesis di luar biosfer atau ketika menetapkan kehadiran di biosfer (sekarang atau sebelumnya) fenomena fisikokimia yang tidak diterima dalam definisi ilmiah bentuk organisasi cangkang bumi ini.

  1. Materi hidup dalam bentuk organisme konkret, tidak seperti materi tak hidup, melakukan pekerjaan luar biasa sepanjang kehidupan historisnya.

Biosfer dan luar angkasa

Bumi adalah planet yang unik, terletak pada satu-satunya jarak yang mungkin dari Matahari, yang menentukan suhu permukaan bumi di mana air dapat berada dalam keadaan cair.

Bumi menerima sejumlah besar energi dari matahari dan pada saat yang sama mempertahankan suhu yang kira-kira konstan. Ini berarti bahwa planet kita memancarkan jumlah energi yang hampir sama ke luar angkasa seperti yang diterimanya dari luar angkasa: pendapatan dan pengeluaran harus seimbang, jika tidak, suatu hari sistem akan kehilangan stabilitas. Bumi akan memanas atau membeku dan berubah menjadi tubuh tak bernyawa.

Biosfer berhubungan erat dengan ruang. Aliran energi yang datang ke Bumi menciptakan kondisi yang menjamin kehidupan. Medan magnet dan pelindung ozon melindungi planet ini dari radiasi kosmik yang berlebihan dan radiasi matahari yang intens. Radiasi kosmik yang mencapai biosfer memberikan fotosintesis dan mempengaruhi aktivitas makhluk hidup.

Interaksi ekologis makhluk hidup: siapa yang makan bagaimana

Planet Bumi berbeda dari planet lain karena biosfernya mengandung zat yang peka terhadap aliran radiasi matahari - klorofil. Klorofil-lah yang menyediakan konversi energi elektromagnetik dari radiasi matahari menjadi energi kimia, yang dengannya proses reduksi karbon dan nitrogen oksida terjadi dalam reaksi biosintesis.

Pada tumbuhan hijau, terjadi fotosintesis – proses pembentukan karbohidrat dari air dan oksigen dioksida (yang ada di udara atau air). Dalam hal ini, oksigen dilepaskan sebagai produk sampingan. Tumbuhan hijau adalah autotrof - organisme yang mengambil semua unsur kimia yang mereka butuhkan untuk kehidupan dari materi inert di sekitar mereka dan tidak memerlukan senyawa organik siap pakai dari organisme lain untuk membangun tubuhnya. Sumber energi utama yang digunakan oleh autotrof adalah matahari. Heterotrof Ini adalah organisme yang membutuhkan bahan organik yang dibentuk oleh organisme lain untuk nutrisi mereka.

Heterotrof secara bertahap mengubah bahan organik yang dibentuk oleh autotrof, membawanya ke keadaan semula - mineral -.

Fungsi destruktif (destruktif) dilakukan oleh perwakilan dari masing-masing kerajaan materi hidup - pembusukan, dekomposisi adalah properti integral dari metabolisme setiap organisme hidup. Tumbuhan membentuk bahan organik dan merupakan produsen karbohidrat terbesar di Bumi; tetapi mereka juga melepaskan oksigen yang diperlukan untuk kehidupan sebagai produk sampingan dari fotosintesis.

Dalam proses respirasi dalam tubuh semua spesies hidup, karbon dioksida terbentuk, yang digunakan lagi oleh tanaman untuk fotosintesis. Ada juga jenis makhluk hidup di mana penghancuran bahan organik mati adalah cara mencari makan. Ada organisme dengan jenis nutrisi campuran, mereka disebut mixotrof.

Di biosfer, proses transformasi anorganik, bahan inert menjadi bahan organik dan transformasi sebaliknya dari bahan organik menjadi bahan mineral terjadi. Pergerakan dan transformasi zat di biosfer dilakukan dengan partisipasi langsung makhluk hidup, yang semua jenisnya terspesialisasi dalam berbagai cara nutrisi.

Migrasi biogenik atom - properti ekosistem biosfer

Jumlah terbatas materi yang ada di biosfer telah memperoleh sifat tak terhingga melalui sirkulasi zat.

Gambar sirkulasi materi di biosfer dibuat oleh roda kincir air. Namun, agar roda dapat berputar, diperlukan aliran air yang konstan. Demikian pula, aliran energi matahari yang datang dari luar angkasa memutar "roda kehidupan" di planet kita. Seberapa cepat roda berputar? Selama siklus biogeokimia, atom-atom dari sebagian besar unsur kimia melewati makhluk hidup berkali-kali tak terhitung jumlahnya. Misalnya, semua oksigen atmosfer "bersirkulasi" melalui materi hidup dalam 2000 tahun, karbon dioksida - dalam 200-300 tahun, dan semua air di biosfer - dalam 2 juta tahun.

Materi hidup adalah penerima energi matahari yang sempurna.

Energi yang diserap dan digunakan dalam reaksi fotosintesis, dan kemudian disimpan dalam bentuk energi kimia karbohidrat, sangat besar, ada bukti yang sebanding dengan energi yang dikonsumsi oleh 100.000 kota besar selama 100 tahun. Heterotrof menggunakan bahan organik tanaman sebagai makanan: bahan organik dioksidasi oleh oksigen, yang dikirim ke tubuh oleh organ pernapasan, dengan pembentukan karbon dioksida - reaksi berjalan ke arah yang berlawanan. Jadi, "abadi" membuat kehidupan menjadi keberadaan autotrof dan heterotrof secara simultan.

Fakta dan argumen tentang "roda kehidupan" di biosfer memberikan hak untuk berbicara tentang hukum migrasi biogenik atom, yang dirumuskan oleh V.I. Vernadsky: migrasi unsur-unsur kimia di permukaan bumi dan di biosfer secara keseluruhan dilakukan baik dengan partisipasi langsung makhluk hidup, atau terjadi di lingkungan,

fitur geokimia yang ditentukan oleh materi hidup, baik yang sekarang menghuni biosfer maupun yang telah bertindak di Bumi sepanjang sejarah geologis.

Materi hidup dari berbagai kerajaan dan jenis yang berbeda memastikan sirkulasi zat dan transformasi energi yang berkelanjutan. Dengan demikian, hukum migrasi biogenik atom oleh V.I. Vernadsky: di biosfer, migrasi unsur-unsur kimia terjadi dengan partisipasi langsung organisme hidup yang wajib. Migrasi atom secara biogenik memastikan kelangsungan kehidupan di biosfer dengan jumlah materi yang terbatas dan aliran energi yang konstan.

Bagaimana Biosfer Berkembang: Lima Bencana Ekologis

Sejak para pendiri paleontologi modern menemukan bahwa sedimen yang membatu dapat membaca jalan kehidupan, kita telah mengetahui bahwa dunia organik di Bumi telah berulang kali mengalami peristiwa tragis yang menyebabkan kehancuran kehidupan di planet ini hampir sepenuhnya. Selama 500 juta tahun terakhir, Bumi tiba-tiba berubah menjadi sakit parah beberapa kali, dan sekali - itu 250 juta tahun yang lalu - kehidupan di Bumi hampir berhenti.

Para ahli mengidentifikasi lima bencana besar yang dialami biosfer: periode Karbon, periode Permian, Trias, periode Jurassic, periode Cretaceous. Setiap bencana menyebabkan perkembangan materi hidup: adaptasi yang lebih lengkap terhadap lingkungan; munculnya lebih banyak spesies; penetrasi mereka ke habitat baru.

Dengan setiap bencana yang telah terjadi di biosfer, bersama dengan massa spesies yang kalah, kita juga melihat pemenang. Pada awalnya hanya ada sedikit dari mereka, tetapi mereka mampu "menuai" buah kemenangan mereka, mengisi ruang kosong dengan jenis mereka sendiri. Namun, tidak ada spesies baru yang dapat dicela karena terlibat dalam bencana itu sendiri demi kemakmuran spesies atau keluarganya. Bencana alam terjadi karena alasan kosmik atau murni terestrial karena kekhasan perkembangan materi hidup, ketika beberapa bagiannya tertindas atau terhapus sepenuhnya dari muka planet ini, yang tidak dapat beradaptasi dengan kondisi alam yang berubah.

Perkembangan makhluk hidup biosfer - peningkatan tingkat organisasinya dan tingkat adaptasinya terhadap lingkungan - terjadi melalui bencana - perubahan mendadak dalam lingkungan abiotik. Kontradiksi antara komponen abiotik dan biotik biosfer yang mapan, dengan perubahan lingkungan yang tiba-tiba untuk waktu geologis, diselesaikan setiap saat karena keragaman dan variabilitas materi hidup biosfer. Materi hidup setiap kali tetap hidup di biosfer karena kelangsungan hidup spesies yang lebih beradaptasi.

Keberlanjutan biosfer

Sejak zaman kuno, kekayaan dunia kehidupan telah mempesona dan menyenangkan manusia. Keanekaragaman spesies tidak menghabiskan semua keanekaragaman hayati. Dalam setiap spesies, populasi dan individunya, termasuk manusia, berbeda secara genetik jauh lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya. Dua individu yang dipilih secara acak akan berbeda dalam ratusan, mungkin ribuan, perbedaan kromosom. Perbedaan tersebut sangat penting, banyak dari mereka terkait dengan kepekaan terhadap perubahan parameter lingkungan, menentukan kemampuan beradaptasi atau bahkan kemungkinan kelangsungan hidup organisme individu, pengingat bahwa seleksi alam terus berlanjut.

Bagaimana keanekaragaman hayati memastikan keberlanjutan biosfer? Jawabannya sederhana: melalui banyak interkoneksi dan interaksi, baik di antara mereka sendiri maupun dengan materi tidak langsung. Biosfer memiliki serangkaian besar proses kontrol umpan balik dan, sebagai hasilnya, serangkaian proses siklik yang memungkinkannya mengkompensasi perubahan kondisi. Oleh karena itu, biosfer relatif mudah mengatasi tugas-tugas pengaturan otomatis kondisi kehidupan yang dibutuhkannya.

Stabilitas ekosistem global dipastikan oleh redundansi komponen fungsionalnya. Jika ada beberapa jenis autotrof dalam suatu ekosistem, yang masing-masing memiliki kondisi suhu optimal untuk fotosintesis, maka laju total fotosintesis dapat tetap tidak berubah dengan fluktuasi suhu.

Adaptasi biosfer terhadap perubahan kondisi eksternal adalah proses yang teratur di mana satu spesies dapat digantikan oleh spesies lain, dan pada saat yang sama merupakan aliran keseimbangan dinamis yang bergeser. Keanekaragaman hayati biosfer menyediakan siklus biokimia yang berkelanjutan dari aliran materi dan energi, mempertahankan koneksi semua geosfer: atmosfer, litosfer, hidrosfer, menciptakan integritas lingkungan alam.

Biosfer dan manusia: bahaya ekologi

Dunia sudah sadar akan bahaya yang mengancamnya. Dan kali ini makhluk hidup diketahui, bersalah atas bencana yang mendekat - Manusia . Kemunculannya didahului oleh periode panjang di mana nenek moyang Homo sapiens-hominid muncul, berevolusi, saling memberi jalan. Mereka berkembang dan hidup dalam arus umum kehidupan, menjadi pesertanya dan memiliki berbagai macam kebutuhan dan naluri yang mutlak diperlukan untuk kehidupan dan evolusi. Semua ini membuat aliran kehidupan, di satu sisi, integral, mudah rentan di mata rantai yang terpisah, dan di sisi lain, terlindungi dengan baik dan dilindungi oleh sistem.

Ribuan tahun berlalu, peradaban besar yang diciptakan oleh manusia muncul dan binasa. Semua kemegahan peradaban modern - kelimpahan dan variasi barang, transportasi, penerbangan luar angkasa, peluang bagi sejumlah besar orang untuk terlibat

sains, seni, akhirnya, mengamankan usia tua - semua ini adalah konsekuensi dari sejumlah besar energi buatan yang kini mulai diproduksi umat manusia. Kita tidak hidup dengan energi Matahari, seperti tumbuhan dan hewan, tetapi kita mengonsumsi cadangan karbon - minyak, batu bara, gas, serpih, yang telah terakumulasi oleh biosfer masa lalu selama ratusan juta tahun.

Tapi apa yang terjadi dengan keseimbangan panas planet ini? Energi buatan dihamburkan dan pergi untuk memanaskan Bumi, cakrawala, lautan, atmosfernya. Akan tiba saatnya energi buatan akan mulai mempengaruhi struktur keseimbangan panas planet ini.

Dengan demikian, gagasan yang tersebar luas bahwa peningkatan jumlah energi yang dihasilkan oleh manusia selalu merupakan hal yang baik juga perlu direvisi: peningkatan suhu rata-rata planet sebesar 4-5 derajat mengancam umat manusia dengan bencana ekologis. Dan ada garis yang tidak bisa dilewati.

Memprediksi sebelumnya, bahkan dalam istilah yang paling umum, hasil dari pemanasan seperti itu sama sekali tidak mudah. Dengan peningkatan suhu rata-rata, perbedaan suhu antara khatulistiwa dan kutub berkurang. Dan ini adalah mesin utama, berkat atmosfer yang bergerak, mentransfer panas dari zona khatulistiwa ke kutub. Jika perbedaan suhu meningkat, maka intensitas sirkulasi atmosfer meningkat. Jika menurun, sirkulasi atmosfer menjadi lebih lambat, transfer kelembaban menurun. Artinya, zona gersang menjadi semakin gersang, dan produktivitas biota semakin menurun.

Kembali pada abad terakhir, ahli geografi terkenal, ahli iklim, ahli geofisika Profesor A. I. Voikov, pendiri observatorium geofisika pertama di Rusia, merumuskan hukum yang terkenal: hangat di Utara - kering di Selatan. Hukum ini, yang sekarang disebut hukum Voikov, merangkum pengamatan selama bertahun-tahun. Setiap kali, selama perubahan siklus suhu rata-rata di Utara, itu mulai menghangat, jumlah tahun kering meningkat di wilayah Trans-Volga, Kazakhstan, dan wilayah lain di Eurasia tenggara. Vegetasi gurun dan semi-gurun sangat sensitif terhadap perubahan jumlah curah hujan.

Manusia mencari cara untuk membatasi dampak merugikannya terhadap alam, karena ia telah menyadari ketergantungannya pada keadaan biosfer. Orang-orang menyadari bahwa aktivitas mereka harus berubah secara radikal dan sesuai dengan hukum alam biosfer, di mana semua aktivitas kehidupan dapat berlangsung.

Kami telah melacak hanya satu fenomena, yang menegaskan bahwa seseorang sekarang dapat dengan mudah melewati "garis fatal" itu, garis di mana proses perubahan kondisi keberadaannya yang tidak dapat diubah akan dimulai. Biosfer akan mulai bergerak ke keadaan baru, dan mungkin tidak ada tempat bagi seseorang dalam keadaan barunya. Itulah sebabnya umat manusia harus dapat meramalkan hasil tindakannya dan mengetahui di mana letak "garis terlarang", memisahkan kemungkinan perkembangan peradaban lebih lanjut dari kepunahannya yang kurang lebih cepat.

Setiap spesies biologis (dan manusia tidak terkecuali) dapat hidup dalam kerangka lingkungan yang agak sempit di mana ia beradaptasi secara genetik. Jika lingkungan kehidupan berubah lebih cepat daripada adaptasi atau transformasi spesies menjadi formasi baru, organisme pasti mati.

Lapisan materi hidup di planet ini berubah secara dramatis. Itu menyusut, itu menyusut. Bahkan dalam arti mekanis murni, hutan menghilang, chernozem terdegradasi, dll. Fondasi dari lingkungan langsung kehidupan dan pembangunan ekonominya tergelincir dari bawah kaki umat manusia.

Saat ini, proses penipisan materi hidup, hilangnya spesies hidup adalah sepuluh, dan dalam beberapa kasus bahkan seratus kali lebih intens daripada kepunahan dinosaurus 65 juta tahun yang lalu. Spesies tidak hilang begitu saja, seluruh struktur materi hidup berubah. Hewan dan tumbuhan besar digantikan oleh yang lebih kecil: ungulates - hewan pengerat, hewan pengerat - serangga herbivora.

Kehilangan komposisi makhluk hidup dapat menyebabkan kehancuran darurat sistem biogeokimia planet ini. Distorsi global dari siklus biogeokimia mengancam bahwa alam akan menjadi berbeda, bukan alam yang disesuaikan dengan ekonomi modern. Ini akan membutuhkan perombakan besar-besaran. Akibat dampak manusia saat ini, keturunan terancam kemiskinan sumber daya alam, penipisan sumber daya alam.Manusia harus melestarikan keanekaragaman hayati biosfer, karena pengurangannya mengarah pada gangguan proses biosfer, hingga perubahan bencana dalam kondisi kehidupan di bumi. planet.

Kesimpulan

Planet kita unik karena memiliki kehidupan. Kehidupan tidak hanya meresapi elemen air dan udara, tetapi juga cakrawala duniawi. Kehidupan di Bumi diwakili oleh materi hidup, yang dibentuk oleh jutaan spesies dan miliaran individu. Materi hidup, seluruh keanekaragaman hayati Bumi dilindungi dari sinar kosmik oleh medan geomagnetik dan lapisan ozon. Semua bentuk dan manifestasi kehidupan tidak ada dengan sendirinya, mereka terhubung oleh hubungan yang kompleks menjadi satu kompleks kehidupan-ekosistem global (biosfer). Hubungan dan koneksi dalam satwa liar ini luar biasa! Setiap kelompok spesies terkait yang membentuk kerajaan memainkan peran khusus dalam siklus zat: penciptaan, transformasi, penghancuran zat organik.

Sumber energi utama di biosfer adalah Matahari. Siklus biogenik zat tidak memungkinkan gangguan kehidupan di planet Bumi. Makhluk hidup di biosfer telah mengubah komposisi kimia udara, air, tanah, menentukan komposisi modernnya, memengaruhi pembentukan mineral dan batuan, dan relief Bumi. Biosfer adalah lingkungan kehidupan dan hasil dari aktivitas kehidupan.

Salah satu tugas utama abad ke-21, di mana ekologi harus memberikan kontribusi yang signifikan, adalah pencapaian keselarasan antara manusia dan alam.

Tambahkan ke bookmark:


Biosfer adalah ekosistem global. Seperti disebutkan sebelumnya, biosfer dibagi menjadi geobiosfer, hidrobiosfer dan aerobiosfer. Geobiosfer memiliki pembagian sesuai dengan faktor lingkungan utama: terra - biosfer dan litobiosfer - di dalam geobiosfer, marinobiosfer (samudera-biosfer) dan aqua - biosfer - sebagai bagian dari hidrobiosfer. Formasi ini disebut sub-bola. Faktor pembentuk lingkungan utama dalam pembentukannya adalah fase fisik lingkungan hidup: udara-air di aerobiosfer, air (air tawar dan air asin) di hidrobiosfer, udara-padat di terrabiosfer dan air-padat di litobiosfer.

Pada gilirannya, mereka semua jatuh ke dalam lapisan: aerobiosfer ke tropobiosfer dan altobiosfer; hidrobiosfer - ke dalam fotosfer, disfotosfer, dan afotosfer.

Faktor pembentuk struktur di sini, selain lingkungan fisik, energi (cahaya dan panas), kondisi khusus untuk pembentukan dan evolusi kehidupan - arah evolusi penetrasi biota ke darat, ke kedalamannya, ke ruang di atas bumi, jurang lautan, tidak diragukan lagi berbeda. Bersama-sama dengan apobiosfer, parabiosfer dan lapisan sub- dan di atas-biosfer lainnya, mereka membentuk apa yang disebut "kue lapisan kehidupan" dan geosfer (ekosfer) keberadaannya dalam batas-batas megabiosfer.


Luas vertikal biosfer dan rasio permukaan yang ditempati oleh unit struktural(menurut F. Ramad, 1981)

Formasi yang terdaftar dalam pengertian sistemik adalah bagian fungsional besar dari dimensi bumi atau subplanet yang sebenarnya umum. Hirarki umum subsistem biosfer ditunjukkan pada Gambar.


Hirarki ekosistem biosfer (menurut N. F. Reimers, 1994

Para ilmuwan percaya; bahwa di dalam biosfer terdapat delapan sampai sembilan tingkat siklus zat yang relatif independen dalam hubungan timbal balik dari tujuh komponen ekologi energi-material dan yang kedelapan - informasional


Komponen ekologi (menurut N. F. Reimers, 1994)

Global, regional dan sirkulasi lokal zat tidak tertutup dan sebagian “berpotongan” dalam hierarki ekosistem. "Kohesi" material-energik, dan sebagian informasi ini memastikan integritas supersistem ekologi hingga biosfer secara keseluruhan.

Pola umum organisasi biosfer.

Biosfer terbentuk pada tingkat yang lebih besar bukan faktor eksternal, tetapi pola internal. Properti paling penting dari biosfer adalah interaksi makhluk hidup dan benda mati, yang tercermin dalam hukum migrasi biogenik atom oleh V. I. Vernadsky, dan kami telah membahasnya di bagian 12.6.

Hukum migrasi biogenik atom memungkinkan manusia untuk secara sadar mengontrol proses biogeokimia baik di Bumi secara keseluruhan maupun di wilayahnya.

Jumlah materi hidup di biosfer, seperti diketahui, tidak mengalami perubahan nyata. Pola ini dirumuskan dalam bentuk hukum kekekalan jumlah materi hidup oleh V. I. Vernadsky: jumlah materi hidup biosfer untuk suatu periode geologi adalah sebuah konstanta. Dalam praktiknya, hukum ini merupakan konsekuensi kuantitatif dari hukum keseimbangan dinamis internal untuk ekosistem global - biosfer. Karena materi hidup, sesuai dengan hukum migrasi biogenik atom, merupakan mediator energi antara Matahari dan Bumi, kuantitasnya harus konstan, atau karakteristik energinya harus berubah. Hukum kesatuan fisik dan kimia materi hidup (semua materi hidup di Bumi adalah satu secara fisik dan kimia) tidak termasuk perubahan signifikan dalam properti yang terakhir. Oleh karena itu, stabilitas kuantitatif tidak dapat dielakkan bagi makhluk hidup di planet ini. Ini sepenuhnya merupakan karakteristik dari jumlah spesies.

Materi hidup, sebagai akumulator energi matahari, harus secara simultan merespons baik pengaruh eksternal (kosmis) maupun terhadap perubahan internal. Penurunan atau peningkatan jumlah makhluk hidup di satu tempat biosfer harus mengarah pada proses yang sebaliknya di tempat lain, karena biogen yang dilepaskan dapat diasimilasi oleh sisa makhluk hidup atau kekurangannya akan diamati. Di sini orang harus memperhitungkan kecepatan proses, dalam kasus perubahan antropogenik, jauh lebih rendah daripada pelanggaran langsung alam oleh manusia.

Selain keteguhan dan keteguhan jumlah materi hidup, yang tercermin dalam hukum kesatuan fisikokimia materi hidup, di alam yang hidup ada pelestarian konstan struktur informasi dan somatik, meskipun faktanya agak berubah. dengan jalannya evolusi. Properti ini dicatat oleh Yu Goldsmith (1981) dan disebut hukum kekekalan struktur biosfer - informasional dan somatik, atau hukum pertama ekodinamika. . Untuk melestarikan struktur biosfer, makhluk hidup berusaha untuk mencapai keadaan kedewasaan atau keseimbangan ekologis. Hukum berjuang untuk klimaks adalah hukum kedua ekodinamika oleh J. Goldsmith, berlaku untuk biosfer dan tingkat lainnya sistem ekologi, meskipun ada kekhususan - biosfer adalah sistem yang lebih tertutup daripada subdivisinya. Kesatuan materi hidup biosfer dan homologi struktur subsistemnya mengarah pada fakta bahwa unsur-unsur hidup dari usia geologis yang berbeda dan asal geografis awal yang telah berevolusi di atasnya saling terkait secara rumit. Jalinan elemen genesis spatio-temporal di semua tingkat ekologi biosfer mencerminkan aturan atau prinsip heterogenesis materi hidup. Penambahan ini tidak semrawut, tetapi tunduk pada prinsip-prinsip ekologi saling melengkapi (complementarity), kepatuhan ekologis (kongruensi) dan hukum lainnya. Dalam kerangka ekodinamika Y. Goldsmith, ini adalah hukum ketiganya - prinsip tatanan ekologis, atau mutualisme ekologis, yang menunjukkan properti global karena pengaruh keseluruhan pada bagian-bagiannya, efek umpan balik dari bagian-bagian yang berbeda pada pengembangan keseluruhan, dll., yang secara total mengarah pada pelestarian stabilitas biosfer secara keseluruhan.

Gotong royong dalam kerangka tatanan ekologi, atau mutualisme sistemik, ditegaskan oleh hukum keteraturan pengisian ruang dan kepastian ruang-waktu: pengisian ruang dalam suatu sistem alam, karena interaksi antar subsistemnya, diatur dalam sedemikian rupa sehingga memungkinkan sifat homeostatis sistem diwujudkan dengan kontradiksi minimal antara bagian-bagian di dalamnya. Dari hukum ini mengikuti ketidakmungkinan keberadaan jangka panjang dari kecelakaan "tidak perlu" untuk alam, termasuk yang asing baginya, yang diciptakan oleh manusia. Aturan tatanan sistem mutualistik di biosfer juga mencakup prinsip sistem komplementaritas, yang menyatakan bahwa subsistem dari satu sistem alam dalam perkembangannya memberikan prasyarat untuk keberhasilan pengembangan dan pengaturan diri dari subsistem lain yang termasuk dalam sistem yang sama.

Hukum keempat ekodinamika oleh Yu. Goldsmith meliputi hukum pengendalian diri dan pengaturan diri makhluk hidup: sistem kehidupan dan sistem di bawah kendali makhluk hidup mampu mengendalikan diri dan pengaturan diri dalam proses beradaptasi dengan perubahan di lingkungan. Di biosfer, pengendalian diri dan pengaturan diri terjadi dalam proses kaskade dan rantai interaksi umum - dalam perjuangan untuk keberadaan seleksi alam (dalam arti luas dari konsep ini), adaptasi sistem dan subsistem, ko-evolusi yang luas, dll. Pada saat yang sama, semua proses ini mengarah pada hasil positif "dari sudut pandang alam" - pelestarian dan pengembangan ekosistem biosfer dan secara keseluruhan.

Hubungan antara generalisasi struktural dan evolusioner adalah aturan pemeliharaan otomatis lingkungan global habitat: materi hidup dalam proses pengaturan diri dan interaksi dengan faktor abiotik secara otomatis mempertahankan lingkungan hidup yang sesuai untuk perkembangannya. Proses ini dibatasi oleh perubahan, skala kosmik dan ekosfer global dan terjadi di semua ekosistem dan biosistem di planet ini, sebagai riam pengaturan diri, mencapai skala global. Aturan pemeliharaan otomatis habitat global mengikuti prinsip-prinsip biogeokimia V. I. Vernadsky, aturan untuk konservasi habitat spesies, konsistensi internal relatif dan berfungsi sebagai konstanta untuk kehadiran mekanisme konservatif di biosfer dan pada saat yang sama menegaskan aturan komplementaritas sistem-dinamis.

Hukum pembiasan pengaruh kosmik bersaksi tentang dampak kosmik pada biosfer: faktor kosmik, yang memengaruhi biosfer dan terutama subdivisinya, dapat diubah oleh ekosfer planet dan oleh karena itu, dalam hal kekuatan dan waktu, manifestasi dapat dilemahkan dan bergeser atau bahkan sama sekali kehilangan efeknya. Generalisasi penting di sini karena fakta bahwa sering ada aliran efek sinkron dari aktivitas matahari dan lainnya faktor ruang pada ekosistem bumi dan organisme yang menghuninya.

Perlu dicatat bahwa banyak proses di Bumi dan di biosfernya, meskipun dipengaruhi oleh ruang, dan siklus aktivitas matahari diasumsikan dengan interval 1850, 600.400, 178, 169,88,83,33,22,16 , 11.5 (11,1 ), 6,5 dan 4,3 tahun, biosfer itu sendiri dan subdivisinya tidak selalu harus bereaksi dengan siklus yang sama dalam semua kasus. Pengaruh kosmik dari sistem biosfer dapat sepenuhnya atau sebagian menghalangi


Cara pengaruh kosmik pada biosfer


Jika Anda melihat kesalahan, pilih teks yang diperlukan dan tekan Ctrl + Enter untuk melaporkannya ke editor

Lingkungan adalah bagian yang dihuni dari cangkang geologis Bumi.

Lingkungan- ini adalah bagian dari cangkang geologis Bumi, yang sifat-sifatnya ditentukan oleh aktivitas organisme hidup.

Definisi kedua mencakup wilayah yang lebih luas: lagi pula, oksigen atmosfer yang terbentuk sebagai hasil fotosintesis didistribusikan ke seluruh atmosfer dan ada di tempat yang tidak ada organisme hidup. Biosfer dalam pengertian pertama terdiri dari litosfer, hidrosfer, dan atmosfer bawah - troposfer. Batas biosfer dibatasi oleh lapisan ozon yang terletak pada ketinggian 20 km, dan batas bawah terletak pada kedalaman sekitar 4 km.

Lingkungan - ekosistem global, cangkang Bumi yang dihuni oleh organisme hidup, yang muncul dengan penampilan makhluk hidup sebagai akibat dari perkembangan evolusioner planet. Ini mencakup bagian atas litosfer, seluruh hidrosfer, troposfer dan bagian bawah stratosfer. Doktrin biosfer diciptakan oleh seorang akademisi DI DAN. Vernadsky ( 1926).

Suasana - cangkang gas Bumi dan beberapa planet lain, Matahari dan bintang-bintang. Atmosfer bumi memiliki panjang hingga 100 km dan terdiri dari troposfer, stratosfer, dan ionosfer. Di batas bawah stratosfer pada ketinggian 15-35 km, oksigen bebas berubah menjadi ozon (02 -> 03), yang membentuk lapisan pelindung bumi.

Hidrosfer - cangkang air Bumi terletak di antara litosfer dan atmosfer. Ini menempati 70,8% dari permukaan bumi dan termasuk lautan, laut, sungai, danau.

Litosfer - cangkang padat terluar Bumi, kerak bumi, terdiri dari batuan sedimen dan batuan beku. Tanah terbentuk di permukaannya - tubuh alami khusus yang muncul selama interaksi batuan, air, udara, dan organisme hidup. Litosfer adalah bagian paling jenuh dari biosfer dengan materi hidup.

Humus (humus) - bahan organik tanah, terbentuk sebagai hasil penguraian sisa-sisa tumbuhan dan hewan oleh organisme pengurai. Banyaknya humus merupakan salah satu indikator kesuburan tanah. Ketebalan cakrawala humus di tanah podsolik adalah 5-10 cm, di tanah chernozem - 1-1,5 m dengan kandungan humus hingga 30%.

Reklamasi tanah - perbaikan sifat-sifat tanah untuk meningkatkan kesuburannya. Ada seperti jenis-jenis meliorasi, sebagai hidroteknik - drainase, irigasi, pencucian tanah salin; kimia - pengapuran, plesteran, oksidasi; fisik - pengamplasan, pengamplasan; agroforestri - menanam sabuk hutan, dll.

Lanskap - Pemandangan umum daerah tersebut. Lanskap bersifat alami (danau, gunung, hutan) dan buatan (ladang, kebun, taman, waduk, pabrik, kota). Dalam lanskap buatan, lansekap sangat penting, karena mempengaruhi komposisi udara, air, dan tingkat kebisingan. Sangat penting memiliki pelestarian pemandangan alam selama pengembangan kota, ekstraksi bahan bangunan (kerikil, batu pecah, pasir), terutama di tepi sungai dan laut.

Sumber daya alam - mineral, sumber energi, tanah, saluran air dan waduk, mineral, hutan, tumbuhan liar, dunia Hewan wilayah daratan dan perairan, kolam gen tanaman budidaya dan hewan peliharaan, pemandangan indah, area kesehatan, dll.:

Sumber Daya yang Habis-habisan :

tidak terbarukan - minyak, batubara, mineral lainnya;

terbarukan - tanah, tumbuh-tumbuhan, satwa liar, batuan sedimen (garam), tingkat konsumsinya harus sesuai dengan tingkat pemulihannya, jika tidak maka akan hilang.

tak habis-habisnya - ini adalah ruang, iklim, dan sumber daya air (tetapi mereka juga sangat bergantung pada keadaan atmosfer, hidrosfer, dan biosfer secara keseluruhan).

Ajaran V.I. Vernadsky tentang biosfer dan noosfer adalah generalisasi pengetahuan ilmu alam, yang mempertimbangkan komponen biosfer, batas-batasnya, fungsi materi hidup, dan evolusi biosfer. Akademisi V.I. Vernadsky adalah orang pertama yang menunjukkan peran biogeokimia yang sangat besar dari tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme dalam pembentukan biosfer. Dalam struktur biosfer, ia memilih yang berikut: Komponen :

benda hidup (totalitas organisme hidup di planet ini); di semua zaman geologi, materi hidup, mengubah dan mengumpulkan energi matahari, mempengaruhi komposisi kimia kerak bumi, adalah kekuatan geokimia yang kuat yang membentuk muka bumi;

materi inert (tidak hidup) (atmo-, hidro-, litosfer dan komponennya - gas, partikel dan uap air yang dikeluarkan oleh gunung berapi, geyser);

zat biogenik mati , dibuat dalam proses aktivitas vital organisme era geologi modern dan masa lalu (sisa-sisa fosil organisme, minyak, batu bara, gas atmosfer, lanau danau - sapropel, batuan sedimen, misalnya, batu kapur);

zat bio-inert - hasil dari aktivitas vital organisme dan proses non-biologis (tanah, air dari reservoir yang dihuni, mineral tanah liat).

Biosfer memiliki kepastian perbatasan, yang bertepatan dengan batas-batas distribusi organisme hidup di cangkang Bumi, yang ditentukan oleh adanya kondisi untuk keberadaan kehidupan (suhu yang menguntungkan, tingkat radiasi, jumlah air yang cukup, mineral, oksigen, karbon dioksida ). Batas atas biosfer terletak di ketinggian 15-20 km dari permukaan bumi, melewati stratosfer dan ditentukan oleh layar ozon, yang menunda berbahaya bagi kehidupan sinar ultraviolet sinar matahari. Sebagian besar organisme hidup terletak di cangkang udara bawah - troposfer. Paling padat penduduknya bagian terendah dari troposfer (50-70 m). Batas bawah kehidupan melewati litosfer pada kedalaman 3,5-7,5 km. Kehidupan terkonsentrasi terutama di bagian atas litosfer - di tanah dan di permukaannya.

PADA bagian yang berbeda biosfer, kepadatan kehidupan tidak sama. Jumlah terbesar organisme ini terletak di dekat permukaan litosfer dan hidrosfer. Kandungan biomassa juga bervariasi menurut zona. Hutan tropis memiliki kepadatan maksimum, es Arktik, daerah pegunungan tinggi, dan gurun memiliki kepadatan yang tidak signifikan.

Produktivitas biosfer - total peningkatan biomassa Bumi selama 1 tahun. tahunan produksi primer tanaman adalah 170 109 ton (berat kering) dan mengandung sekitar 300-500 1021 J energi. Bagian terbesar dari produksi ini jatuh pada pangsa komunitas tumbuhan di darat - 117.109. Produksi hewan (sekunder) adalah 3.934.106 ton, di mana sekitar 909.106 ton ada di darat dan 3.025.106 ton di Samudra Dunia.

Biomassa Bumi - totalitas semua organisme hidup (materi hidup) di planet ini. Dinyatakan dalam satuan massa atau energi per satuan luas atau volume. Biomassa bumi mencapai sekitar 2.423 1.012 ton, dimana 97% merupakan biomassa tumbuhan lahan hijau, dan 3% merupakan biomassa hewan dan mikroorganisme. Biomassa adalah 0,01% dari massa dunia.

Biomassa lautan - totalitas semua organisme hidup yang menghuni hidrosfer (2/3 dari permukaan bumi). Biomassa mereka 1000 kali lebih kecil dari biomassa penghuni daratan, dan 3,9? 109 ton, karena penggunaan energi matahari di air mencapai 0,04%, dan di darat - 0,1-2,0%.

Materi hidup dari biosfer - totalitas organisme hidup (biomassa) Bumi - adalah Sistem terbuka, yang ditandai dengan pertumbuhan, reproduksi, distribusi, metabolisme dan energi dengan lingkungan eksternal, akumulasi energi dan transfernya dalam rantai makanan. Materi hidup di biosfer melakukan berbagai fungsi biogeokimia, yang memastikan sirkulasi zat dan konversi energi dan, sebagai hasilnya, integritas, keteguhan biosfer, keberadaannya yang berkelanjutan. Yang paling penting fungsi :

Energi- akumulasi dan konversi energi matahari oleh tanaman selama fotosintesis (bakteri kemoautotrofik mengubah energi ikatan kimia) dan transfernya melalui rantai makanan: dari produsen ke konsumen dan selanjutnya ke pengurai. Pada saat yang sama, energi secara bertahap menghilang, tetapi sebagian darinya, bersama dengan sisa-sisa organisme, berubah menjadi keadaan fosil, "dilestarikan" di kerak bumi, membentuk cadangan minyak, batu bara, dll.

Gas- pertukaran gas konstan dengan lingkungan selama respirasi dan fotosintesis (tanaman hijau menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen ke atmosfer selama fotosintesis, sementara sebagian besar organisme hidup (termasuk tanaman) menggunakan oksigen selama respirasi, melepaskan karbon dioksida ke atmosfer gas). Jadi, dengan berpartisipasi dalam proses metabolisme, makhluk hidup mempertahankan komposisi gas atmosfer pada tingkat tertentu.

redoks- metabolisme dan energi, fotosintesis (mikroorganisme dalam proses kehidupan mengoksidasi atau mereduksi berbagai senyawa, sementara menerima energi untuk proses kehidupan, berpartisipasi dalam pembentukan mineral, misalnya, aktivitas bakteri besi dalam oksidasi besi menyebabkan pembentukan batuan sedimen - bijih besi; bakteri belerang, mengurangi sulfat, membentuk endapan belerang).

konsentrasi fungsi - migrasi biogenik atom yang terkonsentrasi pada organisme hidup, dan setelah kematiannya mereka beralih ke alam mati (kemampuan organisme hidup untuk mengakumulasi berbagai elemen kimia, misalnya, sedges dan ekor kuda mengandung banyak silikon, rumput laut dan coklat kemerah-merahan - yodium dan kalsium, dalam kerangka hewan vertebrata mengandung sejumlah besar fosfor, kalsium, magnesium). Pelaksanaan fungsi ini berkontribusi pada pembentukan endapan batugamping, kapur, gambut, batu bara, minyak.

Evolusi biosfer . DI DAN. Vernadsky dalam karya-karyanya menekankan bahwa sejarah munculnya dan evolusi biosfer adalah sejarah munculnya kehidupan di Bumi. Perkembangan biosfer sejalan dengan evolusi dunia organik- komposisi komponennya berubah, batas meluas, dll. Ilmuwan di awal abad ke-20. menunjukkan pengaruh manusia yang semakin besar dalam perjalanan evolusi biosfer, meramalkan banyak tren dampak manusia terhadap alam dan memperkenalkan konsep noosfer sebagai "cangkang cerdas" Bumi.

Untuk transisi biosfer ke noosfer, perlu untuk mempelajari hukum struktur dan perkembangan biosfer dan mengembangkan prinsip-prinsip baru moralitas dan perilaku manusia untuk mempertahankan perkembangan yang stabil dan progresif dari planet kita.

Perubahan global di biosfer. Perlindungan flora dan fauna

Dampak antropogenik pada biosfer . Manusia selalu menggunakan lingkungan sebagai sumber sumber daya, tetapi sejak akhir abad yang lalu, perubahan biosfer telah dipengaruhi oleh aktivitas ekonomi menimbulkan ancaman bagi keberadaan biosfer dan manusia itu sendiri. Efek kegiatan antropogenik dimanifestasikan dalam penipisan sumber daya alam, pencemaran biosfer dengan limbah industri, perubahan iklim dan struktur permukaan bumi, gangguan siklus biogeokimia alam, perusakan ekosistem alam.

polusi - kehadiran di lingkungan zat berbahaya yang mengganggu fungsi sistem ekologi atau elemen individualnya dan mengurangi kualitas lingkungan. Dampak lingkungan dari agen pencemar pada tingkat organisme menyebabkan terganggunya fungsi fisiologis tertentu organisme, perubahan perilaku, penurunan pertumbuhan dan perkembangan, resistensi terhadap faktor merugikan lainnya. lingkungan luar. Pada tingkat populasi, pencemaran dapat menyebabkan perubahan jumlah dan biomassa, kesuburan, kematian, struktur, siklus migrasi tahunan, dan sejumlah lainnya. sifat fungsional. Pada tingkat biocenotic, polusi mempengaruhi struktur dan fungsi komunitas, dan ekosistem terdegradasi.

Membedakan pencemaran alam dan antropogenik. alami polusi terjadi sebagai akibat dari penyebab alami - letusan gunung berapi, gempa bumi, bencana banjir dan kebakaran. antropogenik polusi adalah hasil dari aktivitas manusia.

polutan, timbul sebagai akibat dari aktivitas manusia, dan dampaknya terhadap lingkungan sangat beragam. Ini adalah senyawa karbon, belerang, nitrogen, logam berat, berbagai zat organik, bahan buatan, unsur radioaktif, dll. Setiap polutan memiliki dampak negatif tertentu terhadap alam. Undang-undang menetapkan untuk setiap polutan debit maksimum yang diijinkan (MPD) dan konsentrasi maksimum yang diijinkan (MAC) di lingkungan alam. Debit Maksimum yang Diizinkan (MPD) - massa polutan yang dipancarkan oleh sumber individu per unit waktu, yang kelebihannya menyebabkan efek buruk pada lingkungan atau berbahaya bagi kesehatan manusia. Konsentrasi Maksimum yang Diizinkan (MAC) - jumlah zat berbahaya di lingkungan yang tidak mempengaruhi kesehatan manusia atau keturunannya melalui kontak permanen atau sementara dengannya. Saat menentukan MPC, tidak hanya tingkat pengaruh polutan terhadap kesehatan manusia yang diperhitungkan, tetapi juga dampaknya terhadap hewan, tumbuhan, jamur, mikroorganisme, komunitas alami umumnya.

Selain pencemaran lingkungan, dampak antropogenik dinyatakan dalam menipisnya sumber daya alam biosfer . Besarnya penggunaan sumber daya alam telah menyebabkan perubahan bentang alam yang signifikan di sejumlah wilayah. Hingga tingkat tertentu, biosfer mampu mengatur diri sendiri, yang memungkinkan meminimalkan Konsekuensi negatif aktivitas orang. Namun ada batasnya ketika biosfer tidak lagi mampu menjaga keseimbangan. Ada restrukturisasi kualitatif dan kuantitatif dari seluruh biosfer planet ini, proses yang tidak dapat diubah terjadi, yang menyebabkan bencana lingkungan.

Polusi udara. Komposisi gas atmosfer modern adalah hasil dari perkembangan sejarah bola dunia - campuran gas nitrogen (78,09%) dan oksigen (20,95%), serta argon (0,93%), karbon dioksida (0,03%), gas inert (neon, helium, kripton, xenon ), amonia, metana , ozon, sulfur dioksida dan gas lainnya. Emisi udara dari gas industri, termasuk senyawa seperti karbon monoksida CO ( karbon monoksida), oksida nitrogen, belerang, amonia dan polutan lainnya, menyebabkan penghambatan aktivitas vital tanaman dan hewan, pelanggaran proses metabolisme keracunan dan kematian organisme hidup.

Peningkatan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer, disertai dengan peningkatan jumlah aerosol (partikel halus debu, jelaga, suspensi larutan dari beberapa senyawa kimia) dan penyerapan udara yang berlebihan radiasi termal Bumi, mengarah ke "efek rumah kaca» - peningkatan suhu rata-rata atmosfer planet beberapa derajat. Peran tertentu dalam menciptakan "efek rumah kaca" dimainkan oleh panas yang dilepaskan dari pembangkit listrik termal dan pembangkit listrik tenaga nuklir. Pemanasan iklim dapat menyebabkan pencairan intensif gletser di daerah kutub, peningkatan level Samudra Dunia, perubahan salinitas, suhu, dan banjir di dataran rendah pesisir.

hujan asam, yang terutama disebabkan oleh sulfur dioksida dan nitrogen oksida, menyebabkan kerusakan besar pada biocenosis hutan. Telah ditetapkan bahwa tumbuhan runjung menderita hujan asam ke tingkat yang lebih besar daripada yang berdaun lebar. Hanya di wilayah negara kita, total luas hutan yang terkena emisi industri telah mencapai 1 juta hektar.

Penipisan lapisan ozon atmosfer, yang merupakan layar pelindung dari radiasi ultraviolet yang berbahaya bagi organisme hidup, terjadi di atas kutub planet ini - Antartika dan Kutub Utara, di mana apa yang disebut lubang ozon. Alasan utama penipisan lapisan ozon adalah penggunaan klorofluorokarbon (freon) oleh orang-orang, yang banyak digunakan dalam produksi dan kehidupan sehari-hari sebagai zat pendingin, zat pembusa, pelarut, dan aerosol.

Pencemaran air alami - penurunan fungsi biosfer mereka dan kepentingan ekonomi akibat masuknya zat berbahaya ke dalamnya (minyak dan produk minyak, rumah tangga (saluran pembuangan) dan industri air limbah mengandung timbal, merkuri, arsenik, yang memiliki efek toksik yang kuat, zat sintetis yang digunakan dalam industri, transportasi, layanan rumah tangga, limbah pertanian yang mengandung sejumlah besar residu pupuk (nitrogen, fosfor, kalium) yang digunakan di ladang, pestisida, dll.) Minyak dapat masuk ke dalam air sebagai akibat dari aliran keluar alaminya di daerah terjadinya. Tetapi sumber utama polusi terkait dengan aktivitas manusia: produksi minyak, transportasi, pemrosesan dan penggunaan minyak sebagai bahan bakar dan bahan baku industri. Minyak di atas air membentuk lapisan tipis yang mencegah pertukaran gas antara air dan udara. Menetap ke bawah, minyak memasuki sedimen bawah, di mana ia mengganggu proses alami kehidupan hewan dasar dan mikroorganisme.

Cadangan air juga menipis karena pengambilan air yang berlebihan dari sungai untuk irigasi. Salah satu jenis pencemaran air adalah pencemaran termal. pembangkit listrik, perusahaan industri Seringkali mereka membuang air panas ke dalam reservoir, yang mengarah pada peningkatan suhu air di dalamnya dan reproduksi patogen dan virus yang cepat. Sekali dalam air minum, mereka dapat menyebabkan berjangkitnya berbagai penyakit.

Polusi tanah . Sebagai akibat dari perkembangan kegiatan ekonomi manusia, polusi, perubahan komposisi tanah dan bahkan kehancurannya terjadi. Area besar tanah subur dihancurkan selama penambangan dan pekerjaan industri, pembangunan perusahaan dan kota. Perusakan hutan dan tutupan rerumputan alam, pembajakan tanah yang berulang-ulang tanpa memperhatikan kaidah-kaidah teknologi pertanian menyebabkan erosi tanah - perusakan dan pengikisan lapisan subur oleh air dan angin. Pencemar tanah utama adalah logam (merkuri, timbal) dan senyawanya, unsur radioaktif, serta pupuk dan pestisida - persisten senyawa organik digunakan dalam pertanian. Mereka terakumulasi di tanah, air, sedimen dasar badan air dan termasuk dalam ekologi rantai makanan, berpindah dari tanah dan air ke tumbuhan, lalu ke hewan dan akhirnya masuk ke tubuh manusia dengan makanan.

polusi radiasi secara signifikan berbeda dari yang lain. Nuklida radioaktif adalah inti unsur kimia yang tidak stabil yang memancarkan partikel bermuatan dan radiasi elektromagnetik gelombang pendek. Partikel dan radiasi inilah yang, ketika memasuki tubuh manusia, menghancurkan sel, mengakibatkan penyakit radiasi.

Ada sumber radioaktivitas alami di mana-mana di biosfer, dan manusia, seperti semua organisme hidup, selalu terpapar radiasi alami. Paparan eksternal terjadi karena radiasi asal kosmik dan nuklida radioaktif di lingkungan. Paparan internal diciptakan oleh unsur-unsur radioaktif yang masuk ke tubuh manusia dengan udara, air dan makanan. Saat ini, unsur radioaktif banyak digunakan di berbagai bidang. Kelalaian dalam penyimpanan dan pengangkutan unsur-unsur ini menyebabkan kontaminasi radioaktif yang serius. kontaminasi radioaktif biosfer dikaitkan, misalnya, dengan pengujian senjata atom, kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir. Pergudangan dan penyimpanan limbah radioaktif menimbulkan bahaya besar bagi lingkungan. industri militer dan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Penghancuran massal hutan menyebabkan kematian flora dan fauna terkaya.

Dengan demikian , karena meningkatnya skala dampak antropogenik (aktivitas ekonomi manusia), terutama di abad terakhir, keseimbangan di biosfer terganggu, yang dapat menyebabkan proses yang tidak dapat diubah dan menimbulkan pertanyaan tentang kemungkinan kehidupan di planet ini. Hal ini disebabkan perkembangan industri, energi, transportasi, pertanian dan aktivitas manusia lainnya tanpa memperhitungkan kemungkinan biosfer Bumi. Masalah lingkungan yang serius telah muncul sebelum umat manusia, membutuhkan solusi segera.

Ramalan lingkungan - prediksi perilaku sistem alami ditentukan oleh proses alam dan pengaruh manusia terhadapnya. Prakiraan bersifat global (planet) dan lokal (untuk area kecil), untuk waktu dekat dan 100-120 tahun ke depan. Dengan mempertimbangkan data prakiraan, langkah-langkah diambil untuk melindungi badan air, tanah, vegetasi, satwa liar dari polusi, perusakan, dan untuk melestarikan komposisi spesies.

Perlindungan lingkungan alam dari polusi - sistem tindakan yang bertujuan untuk menghilangkan pengaruh negatif orang, yang dinyatakan dalam emisi gas beracun, pencemaran air, penggunaan herbisida, pestisida, bahan mudah terbakar, zat radioaktif, kebisingan intens, bahan baku nuklir.

perlindungan lingkungan - perlindungan lingkungan di mana umat manusia hidup, dan benda-benda alam lingkungan ini. Ada Program Internasional yang dibuat pada tahun 1973 oleh Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNEP) yang didedikasikan untuk masalah akut keadaan seni lingkungan: perang melawan penggurunan, perlindungan lautan, penutup tanah, hujan hutan hujan, sumber air tawar, dll. Langkah-langkah lingkungan untuk melestarikan komposisi spesies planet ini dikaitkan dengan pembuatan Buku Merah dan kawasan alam yang dilindungi.

buku Merah - daftar spesies tumbuhan dan hewan yang terancam punah, langka dan hampir punah.

Daftar hitam - daftar internasional spesies hewan dan tumbuhan yang punah, dari mana hanya boneka binatang, kerangka dan bangkai, gambar, herbarium yang ada di museum yang tersisa.

Sekarang di Bumi, tingkat kepunahan spesies beberapa ribu kali lebih tinggi daripada yang akan ada di alam yang belum tersentuh.

cadangan - wilayah tanah atau air, sepenuhnya dikecualikan dari semua jenis penggunaan ekonomi, di mana lanskap alam dilestarikan dalam keadaan tidak terganggu.

Cadangan - wilayah daratan atau perairan yang untuk sementara penggunaan jenis sumber daya alam tertentu dilarang. Validitas cadangan - 5-10 tahun.

Taman Nasional - wilayah yang dikecualikan dari eksploitasi ekonomi untuk melestarikan kompleks alami memiliki ekologi, sejarah, nilai estetika dan juga digunakan untuk tujuan rekreasi dan budaya.

tugas tematik

A1. Fitur utama biosfer:

1) keberadaan organisme hidup di dalamnya

2) adanya komponen tak hidup di dalamnya yang diproses oleh organisme hidup

3) sirkulasi zat yang dikendalikan oleh organisme hidup

4) pengikatan energi matahari oleh organisme hidup

A2. Deposit minyak, batu bara, gambut terbentuk dalam proses sirkulasi:

1) oksigen

2) karbon

4) hidrogen

A3. Temukan pernyataan yang salah. Sumber daya alam yang tak tergantikan yang terbentuk selama siklus karbon di biosfer:

2) gas yang mudah terbakar

3) batubara keras

4) gambut dan kayu

A4. Bakteri yang memecah urea menjadi ion amonium dan karbon dioksida mengambil bagian dalam siklus

1) oksigen dan hidrogen

2) nitrogen dan karbon

3) fosfor dan belerang

4) oksigen dan karbon

A5. Siklus materi didasarkan pada proses seperti:

1) penyebaran spesies

3) fotosintesis dan respirasi

2) mutasi

4) seleksi alam

A6. Bakteri nodul termasuk dalam siklus

3) karbon

4) oksigen

A7. energi matahari tertangkap

1) produsen

2) konsumen urutan pertama

3) konsumen urutan kedua

4) pengurai

A8. Penguatan efek rumah kaca, menurut para ilmuwan, paling difasilitasi oleh:

1) karbon dioksida

3) nitrogen dioksida

A9. Ozon yang membentuk perisai ozon terbentuk di:

1) hidrosfer

2) suasana

3) di kerak bumi

4) di mantel bumi

A10. Jumlah spesies terbesar ditemukan di ekosistem:

1) hutan cemara beriklim sedang

2) hutan hujan tropis

3) hutan gugur beriklim sedang

A11. Penyebab paling berbahaya dari penipisan keanekaragaman hayati adalah faktor terpenting keberlanjutan biosfer adalah

1) pemusnahan langsung

2) pencemaran lingkungan secara kimiawi

3) polusi fisik lingkungan

4) perusakan habitat

Setiap sistem kehidupan ada tampilan pribadi paling sistem yang kompleks dibangun atas dasar senyawa protein. Oleh karena itu, pendekatan sistematis dalam ekologi sangat populer.

Dalam ekologi, ada dua pendekatan untuk memahami esensi fenomena:

Pendekatan populasi - berfokus pada populasi makhluk hidup, yaitu, pada kelompok individu dari spesies yang sama, sejumlah besar generasi yang menghuni ruang tertentu dalam batas terbatas (diyakini bahwa populasilah yang utama satuan dasar dipelajari oleh ekologi tradisional);

Pendekatan ekosistem - berdasarkan konsep ekosistem- seperangkat organisme dan komponen tak hidup yang berinteraksi bersama dan dihubungkan oleh aliran materi dan energi.

Konsep ekosistem diperkenalkan oleh ahli botani Inggris A. Tensley pada tahun 1935.

Ahli geografi dan penulis G.K. Efremov memberikan definisi kiasan dari ekosistem sebagai "setiap" pendidikan alam– dari benjolan ke cangkang (geografis)”.

Pendekatan ekosistem condong ke arah gambaran alam yang holistik, sedangkan pendekatan populasi cenderung ke arah pluralitas.

Semua ekosistem dapat dibagi menjadi beberapa peringkat:

1) mikroekosistem (genangan air, tunggul busuk, mayat yang membusuk, dll.);

2) mesoekosistem (hutan, danau, sungai, pulau kecil, dll);

3) makroekosistem (laut, samudra, benua, pulau besar, dll);

4) ekosistem global (biosfer).

Selain klasifikasi ekosistem di atas dalam ekologi, konsep biogeocenosis secara tradisional dipertimbangkan, yang artinya dekat dengan konsep ekosistem. Biogeocenosis- ini adalah kasus khusus dari ekosistem besar, yang mencakup, sebagai suatu peraturan, wilayah yang signifikan, menunjukkan keberadaan vegetasi wajib sebagai penghubung utama, yaitu fitocenosis, yang menyediakan ekosistem ini dengan pasokan energi primer (informasi). Mengingat otonomi energi seperti itu, biogeocenosis secara teoritis abadi, tidak seperti, misalnya, pohon tumbang yang membusuk, yang ekosistemnya mati setelah semua energi yang dikumpulkan oleh pohon selama hidupnya habis, dan pohon itu sendiri berubah menjadi komponen humus ( lapisan tanah yang subur).

Sebagai bagian dari ekosistem apa pun, dua blok biasanya dibedakan: biocenosis dan ekotope. Biocenosis terdiri dari organisme yang saling berhubungan spesies yang berbeda yang termasuk di dalamnya bukan sebagai individu individu, tetapi sebagai populasi. kasus spesial biocenosis - komunitas, ia hanya dapat menyatukan sebagian dari jenis biocenosis (misalnya, komunitas tumbuhan). Di bawah ekotop memahami habitat biocenosis ini. Ini mungkin wilayah biogeocenosis tertentu, yang dicirikan oleh komposisi tertentu dari batuan geologisnya. Sebuah pohon tumbang yang memberikan kehidupan bagi berbagai jenis perusak (serangga, jamur, mikroba dan organisme lain yang menghancurkan bahan organik sampai ke keadaan mineral) juga merupakan ekotop dari ekosistem yang ada di atasnya.


Dengan demikian, biogeocenosis = ekotop(faktor hidrologi (hidrotope), faktor klimatologi ((klimatotop), faktor tanah (edaphotop)) + biocenosis(tanaman (phytocenosis), hewan (zoocenosis), mikroorganisme (microbiocenosis)) (model ini diusulkan oleh V.N. Sukachev pada tahun 1942).

1.4.1. Fitur ekosistem

1. Menutup interkoneksi dan interdependensi semua mata rantai, baik biotik (hidup) maupun abiotik (tak hidup). Penyesuaian tautan menyebabkan kembalinya ke keadaan semula atau mati.

2. Umpan balik positif dan negatif yang kuat.

Contoh umpan balik positif adalah genangan air di wilayah tersebut setelah deforestasi. Hal ini menyebabkan pemadatan tanah, akibatnya, pada akumulasi air dan pertumbuhan tanaman yang mengumpulkan kelembaban, yang mengarah pada penipisan oksigen, yang berarti perlambatan dekomposisi residu tanaman, akumulasi gambut dan peningkatan lebih lanjut. dalam genangan air.

Contoh umpan balik negatif (menstabilkan) adalah hubungan antara predator dan mangsa, misalnya, antara lynx dan kelinci: peningkatan jumlah kelinci berkontribusi pada peningkatan jumlah lynx, tetapi jumlah lynx yang berlebihan mengurangi jumlah kelinci, setelah itu jumlah lynx juga berkurang. Dalam kondisi alami, sistem ini stabil lebih cepat.

3. Munculnya secara eksplisit.

Misalnya, tegakan pohon langka belum merupakan hutan, karena tidak menciptakan lingkungan tertentu: tanah, hidrologi, meteorologi, dll.

Munculnya meningkatkan ketahanan ekosistem dan kemampuannya untuk mengatur diri sendiri. Aktivitas manusia menyebabkan gangguan tautan langsung dan umpan balik dalam ekosistem.

Misalnya, polusi moderat badan air dengan bahan organik mengarah pada intensifikasi reproduksi mikroorganisme, yang mengarah pada pemurnian sendiri badan air. Pencemaran yang tidak moderat, yang disebut eutrofikasi, mengarah pada reproduksi organisme yang berlebihan yang secara aktif menguraikan bahan organik, yang cepat atau lambat menyebabkan penipisan cadangan oksigen tertentu, yang berarti penindasan dan kematian organisme ini, penghancuran ikatan, perubahan dalam sistem dan transisinya ke jenis hubungan baru. , biasanya membanjiri.

Ekosistem biasanya membutuhkan tekanan acak seperti badai, kebakaran, dll. untuk meningkatkan ketahanannya. Tetapi stres kronis intensitas rendah, karakteristik dampak antropogenik pada alam, tidak memberikan reaksi yang jelas, sehingga konsekuensinya sangat sulit untuk dinilai, tetapi dapat menjadi bencana bagi ekosistem.

ª Pertanyaan untuk pemeriksaan diri

1. Apa perbedaan antara pendekatan populasi dan pendekatan ekosistem dalam ekologi?

2. Bagaimana pembagian ekosistem? Berikan contoh masing-masing jenis ekosistem.

3. Definisikan biogeocenosis.

4. Bagaimana biogeocenosis berbeda dari ekosistem?

5. Apa itu biocenosis, ecotope? Sebutkan unsur-unsur penyusunnya.

6. Berikan contoh ekosistem buatan

1.4.2. tingkat organisasi biologis

Biasanya, 6 tingkat utama organisasi makhluk hidup dibedakan, membentuk hierarki formal: molekuler ® seluler ® organisme ® populasi ® ekosistem ® biosfer, tidak ada batas yang jelas antara tingkat ini, seperti halnya tidak ada batas yang jelas antara ekosistem yang berbeda peringkat (efek "matryoshka" - satu ekosistem adalah bagian dari yang lain, ukuran lebih besar), alokasi ekosistem yang berbeda agak sewenang-wenang.

ekosistem adalah suatu sistem yang terdiri dari makhluk hidup dan habitatnya yang bersatu menjadi satu kesatuan fungsional.

Properti dasar:

1) kemampuan untuk melakukan siklus zat

2) menolak pengaruh eksternal

3) menghasilkan produk biologis

Jenis ekosistem:

1) mikroekosistem (batang pohon dalam tahap berkembang biak, akuarium, kolam kecil, setetes air, dll.)

2) mesoekosistem (hutan, kolam, padang rumput, sungai)

3) makroekosistem (lautan, benua, kawasan alami)

4) ekosistem global (biosfer secara keseluruhan)

Y. Odum mengusulkan klasifikasi ekosistem berdasarkan bioma. Ini adalah ekosistem alami besar yang sesuai dengan zona fisik dan geografis. Ini dicirikan oleh beberapa tipe dasar vegetasi atau fitur karakteristik lanskap lainnya.

Jenis bioma

1) terestrial (tundra, taiga, stepa, gurun)

2) air tawar (air mengalir: sungai, aliran, air tergenang: danau, kolam, perairan rawa: rawa-rawa)

3) laut ( laut terbuka, perairan rak, zona perairan dalam)

konsep biogeocenosis dan ekosistem dekat, tetapi ada perbedaan. Setiap biogeocenosis adalah sebuah sistem. Suatu ekosistem dapat mencakup beberapa biogeocenosis, tetapi tidak setiap ekosistem memiliki biogeocenosis, karena tidak memiliki semua ciri-cirinya.

Dalam suatu ekosistem, seseorang dapat dua komponen - biotik dan abiotik . Biotik dibagi menjadi autotrofik (organisme yang menerima energi primer untuk keberadaannya dari foto- dan kemosintesis atau produsen) dan heterotrofik (organisme yang menerima energi dari proses oksidasi bahan organik - konsumen dan pengurai) komponen yang membentuk struktur trofik ekosistem.

Satu-satunya sumber energi bagi keberadaan suatu ekosistem dan terpeliharanya berbagai proses di dalamnya adalah produsen yang menyerap energi matahari (panas, ikatan kimia) dengan efisiensi 0,1-1%, jarang 3-4,5% dari jumlah awal. Autotrof mewakili tingkat trofik pertama suatu ekosistem. Tingkat trofik ekosistem berikutnya terbentuk karena konsumen (tingkat 2, 3, 4 dan selanjutnya) dan ditutup oleh pengurai yang mengubah bahan organik mati menjadi bentuk mineral (komponen abiotik), yang dapat diasimilasi oleh elemen autotrofik.

Komponen utama ekosistem

Dilihat dari struktur dalam ekosistem, ada:

1. rezim iklim, yang menentukan suhu, kelembaban, rezim pencahayaan, dan karakteristik fisik lingkungan lainnya;

2. zat anorganik yang termasuk dalam siklus;

3. senyawa organik yang menghubungkan bagian biotik dan abiotik dalam siklus materi dan energi:

Produsen - organisme yang menciptakan produk primer;

Makrokonsumen, atau fagotrof, adalah heterotrof yang memakan organisme lain atau partikel besar bahan organik;

Konsumen mikro (saprotrof) adalah heterotrof, terutama jamur dan bakteri, yang menghancurkan bahan organik mati, memineralisasinya, sehingga mengembalikannya ke siklus.

Tiga komponen terakhir membentuk biomassa ekosistem.

Dari sudut pandang fungsi ekosistem, blok fungsional organisme berikut dibedakan (selain autotrof):

biophages - organisme yang memakan organisme hidup lainnya,

saprofag - organisme yang memakan bahan organik mati.

Pembagian ini menunjukkan hubungan temporal-fungsional dalam ekosistem, dengan fokus pada pembagian waktu pembentukan bahan organik dan redistribusinya dalam ekosistem (biofag) dan pemrosesan oleh saprofag. Antara kematian bahan organik dan dimasukkannya kembali komponennya ke dalam siklus materi dalam ekosistem, periode waktu yang signifikan dapat berlalu, misalnya, dalam kasus batang pinus, 100 tahun atau lebih.

Semua komponen ini saling berhubungan dalam ruang dan waktu dan membentuk satu sistem struktural dan fungsional.

Ketentuan lingkungan diperkenalkan oleh Jean-Baptiste Lamarck pada awal abad ke-19, dan diusulkan dalam geologi oleh ahli geologi Austria Eduard Suess pada tahun 1875. Namun, penciptaan doktrin holistik biosfer adalah milik ilmuwan Rusia Vladimir Ivanovich Vernadsky.

Lingkungan - ekosistem dengan tatanan yang lebih tinggi, menyatukan semua ekosistem lain dan memastikan keberadaan kehidupan di Bumi. Biosfer mencakup "bidang" berikut:

Atmosfer adalah yang paling ringan dari cangkang Bumi, berbatasan dengan luar angkasa; melalui atmosfer terjadi pertukaran materi dan energi dengan ruang (luar angkasa).

Hidrosfer adalah cangkang air Bumi. Hampir sama bergeraknya dengan atmosfer, ia benar-benar menembus ke mana-mana Air adalah senyawa dengan sifat unik, salah satu fondasi kehidupan, pelarut universal.

Litosfer - luar cangkang keras Bumi, terdiri dari batuan sedimen dan batuan beku. Saat ini di bawah kerak bumi dipahami sebagai lapisan atas benda padat planet ini, yang terletak di atas batas Mohorovich.

Biosfer juga sistem tertutup, sebenarnya sepenuhnya disediakan oleh energi Matahari, sebagian kecil adalah panas dari Bumi itu sendiri. Setiap tahun, Bumi menerima sekitar 1,3 1024 kalori dari Matahari. 40% dari energi ini diradiasikan kembali ke angkasa, sekitar 15% digunakan untuk memanaskan atmosfer, tanah dan air, sisanya energi cahaya tampak yang merupakan sumber fotosintesis.

V. I. Vernadsky untuk pertama kalinya dengan jelas merumuskan pemahaman bahwa semua kehidupan di planet ini terkait erat dengan biosfer dan berutang keberadaannya padanya:

V.I. Vernadsky

Materi hidup (totalitas semua organisme di Bumi) adalah bagian yang tidak signifikan dari massa Bumi, tetapi pengaruh materi hidup pada proses transformasi Bumi sangat besar. Semua penampakan Bumi, yang diamati sekarang, tidak akan mungkin terjadi tanpa miliaran tahun aktivitas vital materi hidup.

Saat ini, manusia sendiri, sebagai bagian dari materi hidup, adalah kekuatan geologis yang signifikan dan secara signifikan mengubah arah proses yang terjadi di biosfer, sehingga membahayakan keberadaannya:

Secara gamblang, ekonom L. Brentano mengilustrasikan signifikansi planet dari fenomena ini. Dia menghitung bahwa jika setiap orang diberi satu meter persegi dan menempatkan semua orang berdampingan, mereka bahkan tidak akan menempati seluruh area Danau Constance kecil di perbatasan Bavaria dan Swiss. Sisa permukaan bumi akan tetap kosong dari manusia. Dengan demikian, seluruh umat manusia secara bersama-sama mewakili massa materi planet yang tidak signifikan. Kekuatannya tidak terhubung dengan materinya, tetapi dengan otaknya, dengan pikirannya dan pekerjaannya diarahkan oleh pikiran ini.

Di tengah intensitas dan kompleksitas kehidupan modern, seseorang praktis lupa bahwa dia sendiri dan seluruh umat manusia, yang darinya dia tidak dapat dipisahkan, terkait erat dengan biosfer - dengan bagian tertentu planet tempat mereka tinggal. Mereka secara geologis secara alami terhubung dengan material dan struktur energinya.

Umat ​​manusia, sebagai zat hidup, terkait erat dengan proses material dan energi dari cangkang geologis tertentu Bumi - dengan biosfernya. Ia tidak dapat secara fisik terlepas darinya bahkan untuk satu menit pun.

Wajah planet ini - biosfer - berubah secara kimiawi dengan tajam oleh manusia secara sadar dan sebagian besar tanpa disadari. Manusia mengubah secara fisik dan kimiawi cangkang udara tanah, semua perairan alaminya.

V.I. Vernadsky.

ekosistem buatan

Tanah yang subur adalah ekosistem buatan yang khas, berdekatan dengan padang rumput alami

ekosistem buatan- ini adalah ekosistem yang diciptakan oleh manusia, misalnya, agrocenosis, sistem ekonomi alami atau Biosfer 2.

Ekosistem buatan memiliki rangkaian komponen yang sama dengan ekosistem alami: produsen, konsumen, dan pengurai, tetapi ada perbedaan signifikan dalam redistribusi aliran materi dan energi. Secara khusus, ekosistem buatan manusia berbeda dari ekosistem alami dalam hal berikut:

    sejumlah kecil spesies dan dominasi organisme dari satu atau lebih spesies (kemerataan spesies rendah);

    stabilitas rendah dan ketergantungan yang kuat pada energi yang dimasukkan ke dalam sistem oleh seseorang;

    rantai makanan pendek karena jumlah spesies yang sedikit;

    sirkulasi terbuka zat karena penarikan tanaman (produk masyarakat) oleh manusia, sedangkan proses alami, sebaliknya, cenderung memasukkan tanaman sebanyak mungkin dalam siklus

Tidak ada pemeliharaan aliran energi di sisi manusia, dalam sistem buatan, proses alami dipulihkan pada satu kecepatan atau lainnya dan struktur alami komponen ekosistem dan aliran energi material di antara mereka terbentuk.