Hammatov Salavat Talgatovici

Introducere

Compoziția și proprietățile biosferei

Solul este o componentă unică a biosferei

Materia vie a biosferei

Biosfera și spațiul

Interacțiunile ecologice ale materiei vii: cine mănâncă cum

Migrația biogenică a atomilor - o proprietate ecosistemică a biosferei

Cum s-a dezvoltat biosfera: cinci dezastre ecologice

Durabilitatea biosferei

Biosfera și om: pericol ecologic

Concluzie

Introducere

Astăzi, una dintre cele mai dificile probleme care ne preocupă pe fiecare dintre noi se ridică la maxim în fața oamenilor. Aceasta este problema conservării vieții pe planetă, a supraviețuirii omului, ca una dintre speciile unice de ființe vii.

Soluția la această problemă depinde de modul în care fiecare dintre noi și toată omenirea împreună suntem conștienți de „linia interzisă” pe care umanitatea nu trebuie să o treacă sub nicio formă. O astfel de „trăsătură interzisă” sunt legile vieții de pe planetă.

Omul este un locuitor al biosferei. Este biosfera - acea înveliș a Pământului, în care se desfășoară viața omenirii ca întreg și a fiecăruia dintre noi.

Biosfera - zona în care trăiesc organismele vii; învelișul Pământului, a cărui compoziție, structură și energie sunt determinate de activitatea combinată a organismelor vii. Limită superioară se extinde până la înălțimea ecranului de ozon (20-25 km), cel inferior coboară cu 1-2 km sub fundul oceanului și, în medie, 2-3 km pe uscat. Biosfera cuprinde partea inferioară a atmosferei, hidrosfera, pedosfera (solul) și partea de sus litosferă (roci).

Compoziția și proprietățile biosferei

Biosfera, fiind un ecosistem global (ecosfera), ca orice ecosistem, este formată din părți abiotice și biotice.

Partea abiotică este reprezentată de:

1. Solul și rocile subiacente până la o adâncime unde există încă organisme vii care intră în schimb cu substanța acestor roci și cu mediul fizic al spațiului porilor.
2. Aerul atmosferic până la înălțimi unde sunt încă posibile manifestări ale vieții.
3. Mediul acvatic - oceane, râuri, lacuri etc.
4. temperaturi favorabile: nu prea ridicate pentru ca proteina să nu se coaguleze și nici prea scăzute pentru ca enzimele - acceleratorii reacțiilor biochimice să funcționeze normal,
5. o ființă vie are nevoie de un salariu de trai din minerale.

Partea biotică este formată din organismele vii ale tuturor taxonilor care îndeplinesc cea mai importantă funcție a biosferei, fără de care viața însăși nu poate exista: curentul biogen al atomilor. Organismele vii desfășoară acest curent de atomi datorită respirației, nutriției și reproducerii lor, asigurând schimbul de materie între toate părțile biosferei.biosfera migrația solului ecosistemul atomic

Migrarea biogenă a atomilor în biosferă se bazează pe două principii biochimice:

1 a depune eforturi pentru manifestarea maximă, pentru „omniprezența” vieții;

2 pentru a asigura supraviețuirea organismelor, ceea ce crește migrația biogenă în sine.

Aceste tipare se manifestă în primul rând în dorința organismelor vii de a „captura” toate spațiile mai mult sau mai puțin adaptate vieții lor, au creat un ecosistem sau o parte din acesta. Dar orice ecosistem are limite, are granițele sale la scară planetară și biosfera.

Într-o considerație generală a biosferei ca ecosistem planetar, conceptul materiei sale vii, ca o anumită masă vie generală a planetei, capătă o semnificație deosebită. -3-

Compoziția chimică a materiei vii confirmă unitatea naturii - constă din aceleași elemente ca natura neînsuflețită, doar raportul dintre aceste elemente este diferit și structura moleculelor este diferită.

Proprietățile biosferei

Biosfera, precum și alte ecosisteme de rang inferior care o alcătuiesc, are un sistem de proprietăți care îi asigură funcționarea, autoreglementarea, stabilitatea și alți parametri. Să le luăm în considerare pe cele principale.

1. Biosfera este un sistem centralizat.

Organismele vii (materia vie) acționează ca verigă centrală.

2. Biosfera este un sistem deschis. Existența sa este de neconceput fără energie din exterior.

Ea este afectată forțe spațialeîn special activitatea solară.

Biosfera - sistem de autoreglare. În prezent, această proprietate se numește homeostază, adică prin ea capacitatea de a reveni la starea inițială, de a atenua perturbările care apar prin pornirea unui număr de mecanisme.

Pericolul modernului situația de mediu este legată în primul rând de faptul că linia homeostaziei mecanice și principiul Le Giatelier-Brown sunt încălcate, dacă nu la nivel planetar, atunci la scară regională largă. Rezultatul este dezintegrarea ecosistemelor, sau apariția unor sisteme instabile, practic lipsite de proprietăți de homeostazie, precum agrocenoza sau complexele urbanizate.

Biosfera este un sistem caracterizat printr-o mare diversitate.

Diversitatea este cea mai importantă proprietate a tuturor ecosistemelor. Biosfera ca ecosistem global caracterizat prin diversitatea maximă între alte sisteme. Diversitatea este considerată principala condiție pentru sustenabilitatea oricărui ecosistem și a biosferei în ansamblu. Această condiție este atât de universală încât a devenit lege.

Cea mai importantă proprietate a biosferei este prezența în ea a mecanismelor care asigură circulația materiei și inepuizabilitatea elementelor chimice individuale și a compușilor acestora asociați.

La sfârşitul secolului al XIX-lea. marele naturalist rus V.V.Dokuchaev, cu studiile sale despre cernoziom și alte soluri ale Văii Rusiei și Caucazului, a stabilit că solurile sunt corpuri naturale și, prin caracteristicile și proprietățile lor exterioare, sunt foarte diferite de rocile pe care s-au format. Distribuția lor pe suprafața Pământului este supusă unor modele geografice stricte.

Varietatea solurilor este enormă. Acest lucru se datorează varietății de combinații de factori de formare a solului: roci, vârsta suprafeței, populațiile de plante și animale și relief.

Solul este un corp natural și un mediu de viață deosebit, rezultat din transformarea rocilor de la suprafața pământului prin activitatea comună a organismelor vii, a apei și a aerului.

Procesele de formare a solului de pe Pământ sunt grandioase în ceea ce privește scara lor planetară și procesele de durată de creare a materiei organice din sol, acumularea lor biologică și apariția fertilității.

Materia vie a biosferei

"Pe suprafața pământului nu există nicio forță chimică mai puternică în efectele sale finale decât organismele vii luate ca întreg.”

Ce diferențiază în mod fundamental planeta noastră de orice altă planetă din sistemul solar? Manifestarea vieții. „Dacă nu ar exista viață pe Pământ, fața ei ar fi la fel de neschimbată și inertă din punct de vedere chimic, precum fața imobilă a Lunii, precum fragmentele inerte ale corpurilor cerești”.

Substanța vie a biosferei este totalitatea tuturor organismelor sale vii. Materia vie în înțelegerea lui Vernadsky este o formă de materie activă, iar energia ei este cu atât mai mare, cu atât mai mult mai multa masa substanță vie. Conceptul de „materie vie” a fost introdus în știință de V.I. Vernadsky și a înțeles deasupra lui totalitatea tuturor organismelor vii ale planetei.

Care sunt proprietățile materiei vii?

Proprietățile materiei vii

1. Materia vie a biosferei se caracterizează printr-o uriașă energie gratis, care ar putea fi comparat doar cu un flux de lavă de foc, dar energia lavei nu este pe termen lung.
2. În materia vie, datorită prezenței enzimelor, reacții chimice apar de mii și uneori de milioane de ori mai repede decât în ​​non-vii. Pentru procesele vieții, este caracteristic ca substanțele și energia primite de organism să fie procesate și eliberate în cantități mult mai mari.
3. Elementele chimice individuale (proteinele, enzimele și uneori compuși minerali individuali sunt sintetizate numai în organismele vii).
4. Materia vie tinde să umple tot spațiul posibil. IN SI. Vernadsky numește două forme specifice de mișcare a materiei vii:

a) pasiv, care se realizează prin reproducere și este inerent atât organismelor animale, cât și vegetale;

b) activ, care se realizează datorită mișcării dirijate a organismelor (o măsură mai mică de caracter pentru plante).

1. Materia vie prezintă o diversitate morfologică și chimică mult mai mare decât materia nevie. În natură, se cunosc peste 2 milioane de compuși organici care fac parte din materia vie, în timp ce numărul de minerale din materia neînsuflețită este de aproximativ 2 mii, adică cu trei ordine de mărime mai mic.
2. Materia vie este reprezentată de corpuri dispersate - organisme individuale, fiecare dintre ele având propria sa geneză, propria sa compoziție genetică. Dimensiuni organisme individuale variază de la 2 nm în cel mai mic până la 100 m (gamă peste 109).
3. Principiul lui Redi (academician, medic și naturalist florentin, 1626-1697) „tot ce trăiește din viețuitoare” este o trăsătură distinctivă a materiei vii care există pe Pământ sub forma unei alternanțe continue de generații și se caracterizează

legătura genetică cu materia vie din toate epocile geologice trecute. Substanțele abiogene neînsuflețite, așa cum se știe, intră în biosferă din spațiul cosmic și sunt efectuate în porțiuni din învelișul globului. Ele pot fi similare ca compoziție, dar legătura geneticăîn general, nu. „Principiul lui Redy... nu indică

imposibilitatea abiogenezei în afara biosferei sau la stabilirea prezenței în biosferă (acum sau mai devreme) a unor fenomene fizico-chimice care nu au fost acceptate în timpul definiție științifică această formă de organizare a învelișului pământului.

1. Materia vie în fața unor organisme specifice, spre deosebire de cele neînsuflețite, se desfășoară în timpul ei viata istorica munca grandioasa.

Biosfera și spațiul

Pământul este o planetă unică, se află la singura distanță posibilă de Soare, ceea ce determină temperatura suprafeței Pământului la care apa poate fi în stare lichidă.

Pământul primește o cantitate imensă de energie de la soare și, în același timp, menține o temperatură aproximativ constantă. Aceasta înseamnă că planeta noastră radiază în spațiu aproape aceeași cantitate de energie pe care o primește din spațiu: veniturile și cheltuielile trebuie echilibrate, altfel sistemul își va pierde într-o zi stabilitatea. Pământul fie se va încălzi, fie se va îngheța și se va transforma într-un corp fără viață.

Biosfera este strâns legată de spațiu. Fluxurile de energie care vin pe Pământ creează condițiile care asigură viața. câmp magnetic și ecran de ozon protejează planeta de radiațiile cosmice excesive și intense radiatie solara. Radiația cosmică care ajunge în biosferă asigură fotosinteza și influențează activitatea ființelor vii.

Planeta Pământ diferă de alte planete prin faptul că biosfera sa conține o substanță care este sensibilă la flux. radiatie solara- clorofila. Clorofila este cea care asigură transformarea energie electromagnetică radiația solară în energie chimică, cu ajutorul căreia are loc procesul de reducere a oxizilor de carbon și azot în reacțiile de biosinteză.

Într-o plantă verde are loc fotosinteza - procesul de formare a carbohidraților din apă și dioxid de oxigen (care se află în aer sau apă). În acest caz, oxigenul este eliberat ca produs secundar. Plantele verzi sunt autotrofi- organisme care preiau toate elementele chimice de care au nevoie pentru viață din materia inertă care le înconjoară și nu necesită compuși organici gata preparati ai altui organism pentru a-și construi corpul. Principala sursă de energie folosită de autotrofi este soarele. Heterotrofe Acestea sunt organisme care au nevoie de materie organică formată de alte organisme pentru alimentația lor.

Heterotrofei transformă treptat materia organică formată de autotrofe, aducând-o la starea inițială – minerală –.

O funcție distructivă (distructivă) este îndeplinită de reprezentanții fiecăruia dintre regnurile materiei vii - dezintegrarea, descompunerea este o proprietate integrală a metabolismului fiecărui organism viu. Plantele formează materie organică și sunt cei mai mari producători de carbohidrați de pe Pământ; dar eliberează și oxigenul necesar vieții ca produs secundar al fotosintezei.

În procesul de respirație în corpurile tuturor speciilor vii, se formează dioxid de carbon, pe care plantele îl folosesc din nou pentru fotosinteză. Există și astfel de tipuri de viețuitoare pentru care distrugerea materiei organice moarte este un mod de hrănire. Există organisme cu un tip mixt de nutriție, se numesc mixotrofe.

În biosferă au loc procesele de transformare a materiei anorganice, inerte, în materie organică și de transformare inversă a materiei organice în materie minerală. Mișcarea și transformarea substanțelor din biosferă se realizează cu participarea directă materie vie, toate tipurile fiind specializate în diferite moduri de a mânca.

Cantitatea finită de materie care există în biosferă a dobândit proprietatea infinitului prin circulația substanțelor.

Imaginea circulației materiei în biosferă este creată de roata unei mori de apă. Cu toate acestea, pentru ca roata să se rotească, este nevoie de un flux constant de apă. În mod similar, fluxul de energie solară care vine din spațiu întoarce „roata vieții” pe planeta noastră. Cât de repede se învârte roata? În cursul ciclurilor biogeochimice, atomii majorității elementelor chimice au trecut de nenumărate ori creatură. De exemplu, tot oxigenul atmosferic „circulează” prin materia vie în 2000 de ani, dioxidul de carbon - în 200-300 de ani și toată apa din biosferă - în 2 milioane de ani.

Materia vie este un receptor perfect al energiei solare.

Energia absorbită și folosită în reacția de fotosinteză, și apoi stocată sub formă de energie chimică a carbohidraților, este foarte mare, existând dovezi că este comparabilă cu energia consumată de 100.000 de orașe mari timp de 100 de ani. Heterotrofei folosesc materia organică a plantelor ca hrană: materia organică este oxidată de oxigen, care este livrat organismului de către organele respiratorii, odată cu formarea dioxid de carbon- reacția merge la direcție inversă. Astfel, „eternul” face din viață existența simultană a autotrofilor și heterotrofelor.

Faptele și argumentele despre „roata vieții” din biosferă dau dreptul de a vorbi despre legea migrației biogene a atomilor, care a fost formulată de V.I. Vernadsky: migrarea elementelor chimice de pe suprafața pământului și în biosferă în ansamblu se realizează fie cu participarea directă a materiei vii, fie are loc în mediu,

ale căror caracteristici geochimice sunt determinate de materia vie, atât cea care locuiește acum în biosferă, cât și cea care a acționat pe Pământ de-a lungul istoriei geologice.

Materia vie din diferite regate și feluri diferite asigură circulația continuă a substanțelor și transformarea energiei. Astfel, legea migrării biogene a atomilor de către V.I. Vernadsky: în biosferă, migrarea elementelor chimice are loc cu participarea directă obligatorie a organismelor vii. Migrația biogenă a atomilor asigură continuitatea vieții în biosferă cu o cantitate finită de materie și un aflux constant de energie.

De când fondatorii paleontologiei moderne au descoperit că sedimentele fosilizate pot citi calea vieții, am aflat că lumea organică de pe Pământ a experimentat de mai multe ori. evenimente tragice ceea ce a dus la distrugerea aproape completă a vieţii de pe planetă. În ultimii 500 de milioane de ani, Pământul s-a dovedit brusc a fi grav bolnav de mai multe ori și odată - a fost acum 250 de milioane de ani - viața pe Pământ aproape s-a oprit.

Experții identifică cinci dezastre majore pe care le-a experimentat biosfera: perioada carboniferă, perioada permiană, triasicul, Perioada jurasică, Perioada Cretacică. Fiecare dintre catastrofe a dus la dezvoltarea materiei vii: o adaptare mai completa la mediu; aspect Mai mult specii; pătrunderea lor în noi habitate.

Cu fiecare catastrofă care a avut loc în biosferă, împreună cu masa de specii învinse, vedem și câștigători. La început au fost foarte puțini, dar au reușit să „culese” roadele victoriei, umplând spațiul eliberat cu ai lor. Cu toate acestea, niciunul noul fel nu i se poate reproșa faptul că a fost implicat în catastrofa însăși de dragul prosperității speciei sau familiei sale. Cataclismele au avut loc prin cosmice sau pur motive pământești datorită particularităților dezvoltării materiei vii, când unele dintre părțile sale au fost asuprite sau șterse complet de pe fața planetei, altele care nu s-au adaptat la condițiile naturale schimbate.

Dezvoltarea materiei vii a biosferei - o creștere a nivelului de organizare și a gradului de adaptabilitate la mediu a avut loc prin catastrofe - schimbări drastice mediu abiotic. Contradicțiile dintre componentele abiotice și biotice consacrate ale biosferei, cu schimbări bruște ale mediului pentru timpul geologic, s-au rezolvat de fiecare dată datorită diversității și variabilității materiei vii a biosferei. Materia vie de fiecare dată păstrată vie în biosferă datorită supraviețuirii unor specii mai adaptate.

Durabilitatea biosferei

Din cele mai vechi timpuri, bogăția lumii vii l-a fascinat și încântat pe om. Diversitatea speciilor nu epuizează toată diversitatea biologică. În cadrul fiecărei specii, populațiile și indivizii acesteia, inclusiv oamenii, diferă genetic în mult Mai mult decât se credea anterior. Doi indivizi selectați aleatoriu vor diferi în sute, poate mii de diferențe cromozomiale. Astfel de diferențe sunt foarte importante, multe dintre ele sunt asociate cu sensibilitatea la modificările parametrilor de mediu, determină adaptabilitatea sau chiar posibilitatea de supraviețuire. organisme individuale, un memento că selecția naturală continuă.

Cum asigură biodiversitatea durabilitatea biosferei? Răspunsul este simplu: prin multe interconexiuni și interacțiuni, atât între ele, cât și cu materia indirectă. Biosfera are un set mare de procese de control prin feedback și, ca urmare, un set de procese ciclice care îi permit să compenseze condițiile în schimbare. Prin urmare, biosfera face față relativ ușor sarcinilor de reglare automată a condițiilor de viață de care are nevoie.

Stabilitatea ecosistemului global este asigurată de redundanța componentelor sale funcționale. Dacă există mai multe tipuri de autotrofe într-un ecosistem, fiecare dintre ele având propriile condiții optime de temperatură pentru fotosinteză, atunci rata totală a fotosintezei poate rămâne neschimbată odată cu fluctuațiile de temperatură.

Adaptabilitatea biosferei la schimbare conditii externe- un proces ordonat în care o specie poate fi înlocuită cu alta și, în același timp, este un flux de echilibre dinamice schimbătoare. Diversitatea biologică a biosferei asigură o circulație biochimică continuă a fluxurilor de materie și energie, menținând legăturile tuturor geosferelor: atmosferă, litosferă, hidrosferă, creând integritatea mediului natural.

Lumea este deja conștientă de pericolul care o amenință. Și de data aceasta este cunoscută o ființă vie, vinovată de catastrofe care se apropie - uman. Apariția lui a fost precedată o perioadă lungă, în care strămoșii Homosapiens-hominidelor au apărut, au evoluat, au făcut loc unul altuia. Ei s-au dezvoltat și au trăit în fluxul general al vieții, au fost participanți la acesta și au posedat o întreagă gamă de nevoi și instincte absolut necesare vieții și evoluției. Toate acestea au făcut ca fluxul vieții, pe de o parte, să fie integral, ușor vulnerabil în legături separate și, pe de altă parte, bine autoprotejat și protejat de sistem.

Mileniile au trecut, marile civilizații create de om au apărut și au pierit. Toată splendoarea civilizație modernă- abundență și varietate de mărfuri, transport, zboruri spațiale, posibilitatea ca un număr mare de oameni să se angajeze în

știința, arta, în cele din urmă, asigură bătrânețea - toate acestea sunt o consecință a cantității uriașe de energie artificială pe care omenirea a început acum să o producă. Nu trăim din energia Soarelui, ca plantele și animalele, ci epuizăm rezervele de carbon - petrol, cărbune, gaz, șist, care au fost acumulate de biosferele trecute de-a lungul sutelor de milioane de ani.

Dar ce se întâmplă cu echilibrul termic al planetei? Energia artificială este disipată și merge să încălzească Pământul, firmamentul, oceanul, atmosfera lui. Va veni un moment în care energia artificială va începe să afecteze structura echilibru termic planete.

Astfel, trebuie revizuită și ideea larg răspândită că o creștere a cantității de energie produsă de oameni este întotdeauna un lucru bun: o creștere a temperaturilor medii ale planetei cu 4-5 grade amenință omenirea cu o catastrofă ecologică. Și există o linie care nu poate fi depășită.

A prezice din timp, chiar și în termenii cei mai generali, rezultatele unei astfel de încălziri nu este deloc ușoară. Odată cu creșterea temperaturii medii, diferența de temperatură dintre ecuator și pol scade. Și acesta este motorul principal, datorită căruia atmosfera se mișcă, transferând căldură din zonele ecuatoriale către cele polare. Dacă diferența de temperatură crește, atunci intensitatea circulației atmosferice crește. Dacă scade, circulația atmosferei devine mai lentă, transferul de umiditate scade. Aceasta înseamnă că zonele aride devin și mai aride, iar productivitatea biotei scade.

În secolul trecut, celebrul geograf, climatolog, geofizician Profesor A. I. Voikov, fondatorul primului observator geofizicîn Rusia, a formulat o lege binecunoscută: cald în Nord - uscat în Sud. Această lege, care se numește acum legea lui Voikov, însumează mulți ani de observații. Ori de câte ori, în timpul schimbării ciclice a temperaturilor medii din nord, începe să se încălzească, numărul de ani secetoși crește în regiunea Trans-Volga, Kazahstan și alte regiuni din sud-estul Eurasiei. Vegetația deșerților și semi-deșerților este deosebit de sensibilă la modificările cantității de precipitații.

Omul caută modalități de a-și limita impactul negativ asupra naturii, deoarece și-a dat seama că depinde de starea biosferei. Oamenii și-au dat seama că activitățile lor ar trebui să se schimbe radical și să corespundă legi naturale biosferă, în limitele căreia numai toată activitatea vieții poate decurge.

Am urmărit un singur fenomen, care confirmă că o persoană este acum capabilă să treacă foarte ușor acea „linie fatală”, linia dincolo de care vor începe procese ireversibile de schimbare a condițiilor sale de existență. Biosfera va începe să se miște într-o nouă stare și s-ar putea să nu existe un loc pentru o persoană în noua ei stare. De aceea, omenirea trebuie să fie capabilă să prevadă rezultatele acțiunilor sale și să știe unde se află „linia interzisă”, separând posibilitatea dezvoltării ulterioare a civilizației de dispariția ei mai mult sau mai puțin rapidă.

Fiecare specie biologică (și omul nu face excepție) poate trăi într-un cadru destul de îngust al mediului la care este adaptată genetic. Dacă mediul vieții se schimbă mai repede decât poate avea loc adaptarea sau transformarea speciei într-o nouă formațiune, organismul se stinge inevitabil.

Învelișul materiei vii de pe planetă se schimbă dramatic. Se micșorează, se micșorează. Chiar și în sens pur mecanic, pădurile dispar, cernoziomurile se degradează etc. Fundamentul atât al mediului imediat al vieții sale, cât și al dezvoltării economice scapă de sub picioarele omenirii.

În prezent, procesul de epuizare a materiei vii, dispariția speciilor vii este de zece și, în unele cazuri, chiar de o sută de ori mai intens decât a fost dispariția dinozaurilor în urmă cu 65 de milioane de ani. Speciile nu doar dispar, întreaga structură a materiei vii se schimbă. Animalele și plantele mari sunt înlocuite cu altele mai mici: ungulate - rozătoare, rozătoare - insecte erbivore.

Pierderile în compoziția materiei vii pot duce la o distrugere de urgență a sistemului biogeochimic al planetei. Distorsiunea globală a ciclurilor biogeochimice amenință că natura va deveni diferită, nu cea la care este adaptată economia modernă. Va fi nevoie de o revizie uriașă. Ca urmare a impactului uman actual, descendenții sunt amenințați cu sărăcia resurselor naturale, epuizarea resurselor naturale.Omenirea trebuie să păstreze diversitatea biologică a biosferei, deoarece reducerea acesteia duce la perturbarea proceselor biosferice, la schimbări catastrofale ale condițiilor de viață pe planetă.

Concluzie

Planeta noastră este unică pentru că are viață. Viața pătrunde nu numai în elementele apă și aer, ci și în firmamentul pământesc. Viața pe Pământ este reprezentată de materia vie, care este formată din milioane de specii și miliarde de indivizi. Materia vie, întreaga diversitate biologică a Pământului este protejată de razele cosmice câmp geomagneticși ecran de ozon. Toate formele și manifestările de viață nu există de la sine, ele sunt conectate prin relații complexe într-un singur complex de viață. . Aceste relații și conexiuni în viața sălbatică sunt uimitoare! Fiecare grup de specii înrudite care formează regatul joacă un rol specific în ciclul substanțelor: crearea, transformarea, distrugerea substanțelor organice.

Principala sursă de energie din biosferă este Soarele. Ciclul biogenic substanțele nu întrerupe viața pe planeta Pământ. Creaturile vii ale biosferei s-au transformat compoziție chimică aer, apa, sol, identificate si lor compoziție modernă, a influențat formarea mineralelor și rocilor, relieful Pământului. Biosfera este mediul vieții și rezultatul activității vieții.

Una dintre principalele sarcini ale secolului XXI, la care ecologia ar trebui să aducă o contribuție semnificativă, este realizarea armoniei între om și natură.

Descarca:

Previzualizare:

Școala secundară Srednetiganskaya

Rezumat pe tema: Biosfera ca sistem ecologic

Completat de un elev de clasa a 11-a Khammatov Salavat Talgatovich.

Lector: Bayazitov R.Z

2013

Introducere

Compoziția și proprietățile biosferei

Solul este o componentă unică a biosferei

Materia vie a biosferei

Biosfera și spațiul

Interacțiunile ecologice ale materiei vii: cine mănâncă cum

Migrația biogenică a atomilor - o proprietate ecosistemică a biosferei

Cum s-a dezvoltat biosfera: cinci dezastre ecologice

Durabilitatea biosferei

Biosfera și om: pericol ecologic

Concluzie

Introducere

Astăzi, una dintre cele mai dificile probleme care ne preocupă pe fiecare dintre noi se ridică la maxim în fața oamenilor. Aceasta este problema conservării vieții pe planetă, a supraviețuirii omului, ca una dintre speciile unice de ființe vii.

Soluția la această problemă depinde de modul în care fiecare dintre noi și toată omenirea împreună suntem conștienți de „linia interzisă” pe care umanitatea nu trebuie să o treacă sub nicio formă. O astfel de „trăsătură interzisă” sunt legile vieții de pe planetă.

Omul este un locuitor al biosferei. Este biosfera - acea înveliș a Pământului, în care se desfășoară viața omenirii ca întreg și a fiecăruia dintre noi.

Biosfera - zona în care trăiesc organismele vii; învelișul Pământului, a cărui compoziție, structură și energie sunt determinate de activitatea combinată a organismelor vii. Limita superioară se extinde până la înălțimea ecranului de ozon (20-25 km), cea inferioară coboară cu 1-2 km sub fundul oceanului și, în medie, 2-3 km pe uscat. Biosfera acoperă partea inferioară a atmosferei, hidrosfera, pedosfera (solul) și partea superioară a litosferei (roci).

Compoziția și proprietățile biosferei

Biosfera, fiind un ecosistem global (ecosfera), ca orice ecosistem, este formată din părți abiotice și biotice.

Partea abiotică este reprezentată de:

1. Solul și rocile subiacente până la o adâncime unde există încă organisme vii care intră în schimb cu substanța acestor roci și cu mediul fizic al spațiului porilor.

1. Aerul atmosferic până la înălțimi unde sunt încă posibile manifestări ale vieții.

1. Mediul acvatic - oceane, râuri, lacuri etc.
2. temperaturi favorabile: nu prea ridicate pentru ca proteina să nu se coaguleze și nici prea scăzute pentru ca enzimele - acceleratorii reacțiilor biochimice să funcționeze normal,
3. o ființă vie are nevoie de un salariu de trai din minerale.

Partea biotică este formată din organismele vii ale tuturor taxonilor care îndeplinesc cea mai importantă funcție a biosferei, fără de care viața însăși nu poate exista: curentul biogen al atomilor. Organismele vii desfășoară acest curent de atomi datorită respirației, nutriției și reproducerii lor, asigurând schimbul de materie între toate părțile biosferei.biosferă migrația solului ecosistem atomic

Migrarea biogenă a atomilor în biosferă se bazează pe două principii biochimice:

1 a depune eforturi pentru manifestarea maximă, pentru „omniprezența” vieții;

2 pentru a asigura supraviețuirea organismelor, ceea ce crește migrația biogenă în sine.

Aceste tipare se manifestă în primul rând în dorința organismelor vii de a „captura” toate spațiile mai mult sau mai puțin adaptate vieții lor, au creat un ecosistem sau o parte din acesta. Dar orice ecosistem are limite, are granițele sale la scară planetară și biosfera.

Într-o considerație generală a biosferei ca ecosistem planetar, conceptul materiei sale vii, ca o anumită masă vie generală a planetei, capătă o semnificație deosebită. -3-

Compoziția chimică a materiei vii confirmă unitatea naturii - constă din aceleași elemente ca natura neînsuflețită, doar raportul dintre aceste elemente este diferit și structura moleculelor este diferită.

Proprietățile biosferei

Biosfera, precum și alte ecosisteme de rang inferior care o alcătuiesc, are un sistem de proprietăți care îi asigură funcționarea, autoreglementarea, stabilitatea și alți parametri. Să le luăm în considerare pe cele principale.

1. Biosfera este un sistem centralizat.

Organismele vii (materia vie) acționează ca verigă centrală.

2. Biosfera este un sistem deschis. Existența sa este de neconceput fără energie din exterior.

Este afectat de forțele cosmice, în primul rând activitatea solară.

Biosfera este un sistem de autoreglare. În prezent, această proprietate se numește homeostază, adică prin ea capacitatea de a reveni la starea inițială, de a atenua perturbările care apar prin pornirea unui număr de mecanisme.

Pericolul situației ecologice actuale este asociat în primul rând cu faptul că linia homeostaziei mecanice și principiul Le Giatelier-Brown sunt încălcate, dacă nu la nivel planetar, atunci la scară regională largă. Rezultatul este dezintegrarea ecosistemelor, sau apariția unor sisteme instabile, practic lipsite de proprietăți de homeostazie, precum agrocenoza sau complexele urbanizate.

Biosfera este un sistem caracterizat printr-o mare diversitate.

Diversitatea este cea mai importantă proprietate a tuturor ecosistemelor. Biosfera ca ecosistem global caracterizat prin diversitatea maximă între alte sisteme. Diversitatea este considerată principala condiție pentru sustenabilitatea oricărui ecosistem și a biosferei în ansamblu. Această condiție este atât de universală încât a devenit lege.

Cea mai importantă proprietate a biosferei este prezența în ea a mecanismelor care asigură circulația materiei și inepuizabilitatea elementelor chimice individuale și a compușilor acestora asociați.

Solul este o componentă unică a biosferei

La sfârşitul secolului al XIX-lea. marele naturalist rus V.V. Dokuchaev, prin studiile sale despre cernoziom și alte soluri din Valea Rusiei și Caucaz, a stabilit că solurile sunt naturalecaracteristicile și proprietățile sunt foarte diferite de rocile pe care s-au format. Distribuția lor pe suprafața Pământului este supusă unor modele geografice stricte.

Varietatea solurilor este enormă. Acest lucru se datorează varietății de combinații de factori de formare a solului: roci, vârsta suprafeței, populațiile de plante și animale și relief.

Solul este un corp natural și un mediu de viață deosebit, rezultat din transformarea rocilor de la suprafața pământului prin activitatea comună a organismelor vii, a apei și a aerului.

Procesele de formare a solului de pe Pământ sunt grandioase în ceea ce privește scara lor planetară și procesele de durată de creare a materiei organice din sol, acumularea lor biologică și apariția fertilității.

Materia vie a biosferei

„Nu există nicio forță chimică pe suprafața pământului care să fie mai puternică în efectele sale finale decât organismele vii luate în ansamblu”.

Ce diferențiază în mod fundamental planeta noastră de orice altă planetă din sistemul solar? Manifestarea vieții. „Dacă nu ar exista viață pe Pământ, fața ei ar fi la fel de neschimbată și inertă din punct de vedere chimic, precum fața imobilă a Lunii, precum fragmentele inerte ale corpurilor cerești”.

Substanța vie a biosferei este totalitatea tuturor organismelor sale vii. Materia vie în înțelegerea lui Vernadsky este o formă de materie activă, iar energia ei este cu atât mai mare, cu atât este mai mare masa materiei vii. Conceptul de „materie vie” a fost introdus în știință de V.I. Vernadsky și a înțeles deasupra lui totalitatea tuturor organismelor vii ale planetei.

Care sunt proprietățile materiei vii?

Proprietățile materiei vii

1. Materia vie a biosferei este caracterizată de o energie liberă enormă, care ar putea fi comparată doar cu un flux de lavă de foc, dar energia lavei nu este pe termen lung.

1. În materia vie, datorită prezenței enzimelor, reacțiile chimice au loc de mii și uneori de milioane de ori mai repede decât în ​​materia nevie. Pentru procesele vieții, este caracteristic ca substanțele și energia primite de organism să fie procesate și eliberate în cantități mult mai mari.

1. Elementele chimice individuale (proteinele, enzimele și uneori compuși minerali individuali sunt sintetizate numai în organismele vii).

1. Materia vie tinde să umple tot spațiul posibil. IN SI. Vernadsky numește două forme specifice de mișcare a materiei vii:

a) pasiv, care se realizează prin reproducere și este inerent atât organismelor animale, cât și vegetale;

b) activ, care se realizează datorită mișcării dirijate a organismelor (o măsură mai mică de caracter pentru plante).

1. Materia vie prezintă o diversitate morfologică și chimică mult mai mare decât materia nevie. În natură, se cunosc peste 2 milioane de compuși organici care fac parte din materia vie, în timp ce numărul de minerale din materia neînsuflețită este de aproximativ 2 mii, adică cu trei ordine de mărime mai mic.

1. Materia vie este reprezentată de corpuri dispersate - organisme individuale, fiecare dintre ele având propria sa geneză, propria sa compoziție genetică. Dimensiunea organismelor individuale variază de la 2 nm în cel mai mic până la 100 m (gamă peste 109).

1. Principiul lui Redi (academician, medic și naturalist florentin, 1626-1697) „tot ce trăiește din viețuitoare” este o trăsătură distinctivă a materiei vii care există pe Pământ sub forma unei alternanțe continue de generații și se caracterizează

legătura genetică cu materia vie din toate epocile geologice trecute. Substanțele abiogene neînsuflețite, așa cum se știe, intră în biosferă din spațiul cosmic și sunt efectuate în porțiuni din învelișul globului. Ele pot fi similare ca compoziție, dar în general nu au o legătură genetică. „Principiul lui Redy... nu indică

imposibilitatea abiogenezei în afara biosferei sau la stabilirea prezenței în biosferă (acum sau mai devreme) a unor fenomene fizico-chimice care nu au fost acceptate în definiția științifică a acestei forme de organizare a învelișului pământului.

1. Materia vie sub formă de organisme concrete, spre deosebire de materia nevie, desfășoară o muncă extraordinară de-a lungul vieții sale istorice.

Biosfera și spațiul

Pământul este o planetă unică, se află la singura distanță posibilă de Soare, ceea ce determină temperatura suprafeței Pământului la care apa poate fi în stare lichidă.

Pământul primește o cantitate imensă de energie de la soare și, în același timp, menține o temperatură aproximativ constantă. Aceasta înseamnă că planeta noastră radiază în spațiu aproape aceeași cantitate de energie pe care o primește din spațiu: veniturile și cheltuielile trebuie echilibrate, altfel sistemul își va pierde într-o zi stabilitatea. Pământul fie se va încălzi, fie se va îngheța și se va transforma într-un corp fără viață.

Biosfera este strâns legată de spațiu. Fluxurile de energie care vin pe Pământ creează condițiile care asigură viața. Câmpul magnetic și scutul de ozon protejează planeta de radiațiile cosmice excesive și radiațiile solare intense. Radiația cosmică care ajunge în biosferă asigură fotosinteza și influențează activitatea ființelor vii.

Interacțiunile ecologice ale materiei vii: cine mănâncă cum

Planeta Pământ diferă de alte planete prin faptul că biosfera sa conține o substanță care este sensibilă la fluxul de radiații solare - clorofila. Clorofila este cea care asigură conversia energiei electromagnetice a radiației solare în energie chimică, cu ajutorul căreia are loc procesul de reducere a oxizilor de carbon și azot în reacțiile de biosinteză.

Într-o plantă verde are loc fotosinteza - procesul de formare a carbohidraților din apă și dioxid de oxigen (care se află în aer sau apă). În acest caz, oxigenul este eliberat ca produs secundar. Plantele verzi sunt autotrofi - organisme care preiau toate elementele chimice de care au nevoie pentru viață din materia inertă care le înconjoară și nu necesită compuși organici gata preparati ai altui organism pentru a-și construi corpul. Principala sursă de energie folosită de autotrofi este soarele. Heterotrofe Acestea sunt organisme care au nevoie de materie organică formată de alte organisme pentru alimentația lor.

Heterotrofei transformă treptat materia organică formată de autotrofe, aducând-o la starea inițială – minerală –.

O funcție distructivă (distructivă) este îndeplinită de reprezentanții fiecăruia dintre regnurile materiei vii - dezintegrarea, descompunerea este o proprietate integrală a metabolismului fiecărui organism viu. Plantele formează materie organică și sunt cei mai mari producători de carbohidrați de pe Pământ; dar eliberează și oxigenul necesar vieții ca produs secundar al fotosintezei.

În procesul de respirație în corpurile tuturor speciilor vii, se formează dioxid de carbon, pe care plantele îl folosesc din nou pentru fotosinteză. Există și astfel de tipuri de viețuitoare pentru care distrugerea materiei organice moarte este un mod de hrănire. Există organisme cu un tip mixt de nutriție, se numesc mixotrofe.

În biosferă au loc procesele de transformare a materiei anorganice, inerte, în materie organică și de transformare inversă a materiei organice în materie minerală. Mișcarea și transformarea substanțelor în biosferă se realizează cu participarea directă a materiei vii, toate tipurile fiind specializate în diferite moduri de nutriție.

Migrația biogenică a atomilor - o proprietate ecosistemică a biosferei

Cantitatea finită de materie care există în biosferă a dobândit proprietatea infinitului prin circulația substanțelor.

Imaginea circulației materiei în biosferă este creată de roata unei mori de apă. Cu toate acestea, pentru ca roata să se rotească, este nevoie de un flux constant de apă. În mod similar, fluxul de energie solară care vine din spațiu întoarce „roata vieții” pe planeta noastră. Cât de repede se învârte roata? În cursul ciclurilor biogeochimice, atomii majorității elementelor chimice au trecut de nenumărate ori printr-o ființă vie. De exemplu, tot oxigenul atmosferic „circulează” prin materia vie în 2000 de ani, dioxidul de carbon - în 200-300 de ani și toată apa din biosferă - în 2 milioane de ani.

Materia vie este un receptor perfect al energiei solare.

Energia absorbită și folosită în reacția de fotosinteză, și apoi stocată sub formă de energie chimică a carbohidraților, este foarte mare, existând dovezi că este comparabilă cu energia consumată de 100.000 de orașe mari timp de 100 de ani. Heterotrofii folosesc materia organică a plantelor ca hrană: materia organică este oxidată de oxigen, care este livrat organismului de către organele respiratorii, cu formarea de dioxid de carbon - reacția merge în sens invers. Astfel, „eternul” face din viață existența simultană a autotrofilor și heterotrofelor.

Faptele și argumentele despre „roata vieții” din biosferă dau dreptul de a vorbi despre legea migrației biogene a atomilor, care a fost formulată de V.I. Vernadsky: migrarea elementelor chimice de pe suprafața pământului și în biosferă în ansamblu se realizează fie cu participarea directă a materiei vii, fie are loc în mediu,

ale căror caracteristici geochimice sunt determinate de materia vie, atât cea care locuiește acum în biosferă, cât și cea care a acționat pe Pământ de-a lungul istoriei geologice.

Materia vie din diferite regate și feluri diferite asigură circulația continuă a substanțelor și transformarea energiei. Astfel, legea migrării biogene a atomilor de către V.I. Vernadsky: în biosferă, migrarea elementelor chimice are loc cu participarea directă obligatorie a organismelor vii. Migrația biogenă a atomilor asigură continuitatea vieții în biosferă cu o cantitate finită de materie și un aflux constant de energie.

Cum s-a dezvoltat biosfera: cinci dezastre ecologice

De când fondatorii paleontologiei moderne au descoperit că sedimentele fosilizate pot citi calea vieții, am aflat că lumea organică de pe Pământ a experimentat în mod repetat evenimente tragice care au dus la distrugerea aproape completă a vieții de pe planetă. În ultimii 500 de milioane de ani, Pământul s-a dovedit brusc a fi grav bolnav de mai multe ori și odată - a fost acum 250 de milioane de ani - viața pe Pământ aproape s-a oprit.

Experții identifică cinci catastrofe majore pe care le-a experimentat biosfera: perioada carboniferă, perioada permiană, triasicul, perioada jurasică, perioada cretacică. Fiecare dintre catastrofe a dus la dezvoltarea materiei vii: o adaptare mai completa la mediu; apariția mai multor specii; pătrunderea lor în noi habitate.

Cu fiecare catastrofă care a avut loc în biosferă, împreună cu masa de specii învinse, vedem și câștigători. La început au fost foarte puțini, dar au reușit să „culese” roadele victoriei, umplând spațiul eliberat cu ai lor. Cu toate acestea, nicio specie nouă nu poate fi reproșată că a fost implicată în catastrofa însăși de dragul prosperității speciei sau familiei sale. Cataclismele au avut loc din motive cosmice sau pur terestre, din cauza particularităților dezvoltării materiei vii, când unele dintre părțile acesteia au fost asuprite sau șterse complet de pe fața planetei pe altele care nu s-au putut adapta la condițiile naturale schimbate.

Dezvoltarea materiei vii a biosferei - o crestere a nivelului de organizare a acesteia si a gradului de adaptare la mediu - s-a produs prin catastrofe - schimbari bruste in mediul abiotic. Contradicțiile dintre componentele abiotice și biotice consacrate ale biosferei, cu schimbări bruște ale mediului pentru timpul geologic, s-au rezolvat de fiecare dată datorită diversității și variabilității materiei vii a biosferei. Materia vie de fiecare dată păstrată vie în biosferă datorită supraviețuirii unor specii mai adaptate.

Durabilitatea biosferei

Din cele mai vechi timpuri, bogăția lumii vii l-a fascinat și încântat pe om. Diversitatea speciilor nu epuizează toată diversitatea biologică. În cadrul fiecărei specii, populațiile și indivizii acesteia, inclusiv oamenii, diferă genetic într-o măsură mult mai mare decât se credea anterior. Doi indivizi selectați aleatoriu vor diferi în sute, poate mii de diferențe cromozomiale. Astfel de diferențe sunt foarte importante, multe dintre ele sunt asociate cu sensibilitatea la modificările parametrilor de mediu, determină adaptabilitatea sau chiar posibilitatea de supraviețuire a organismelor individuale, o amintire că selecția naturală continuă.

Cum asigură biodiversitatea durabilitatea biosferei? Răspunsul este simplu: prin multe interconexiuni și interacțiuni, atât între ele, cât și cu materia indirectă. Biosfera are un set mare de procese de control prin feedback și, ca urmare, un set de procese ciclice care îi permit să compenseze condițiile în schimbare. Prin urmare, biosfera face față relativ ușor sarcinilor de reglare automată a condițiilor de viață de care are nevoie.

Stabilitatea ecosistemului global este asigurată de redundanța componentelor sale funcționale. Dacă există mai multe tipuri de autotrofe într-un ecosistem, fiecare dintre ele având propriile condiții optime de temperatură pentru fotosinteză, atunci rata totală a fotosintezei poate rămâne neschimbată odată cu fluctuațiile de temperatură.

Adaptabilitatea biosferei la condițiile externe în schimbare este un proces ordonat în care o specie poate fi înlocuită cu alta și, în același timp, este un flux de echilibre dinamice în schimbare. Diversitatea biologică a biosferei asigură o circulație biochimică continuă a fluxurilor de materie și energie, menținând legăturile tuturor geosferelor: atmosferă, litosferă, hidrosferă, creând integritatea mediului natural.

Biosfera și om: pericol ecologic

Lumea este deja conștientă de pericolul care o amenință. Și de data aceasta este cunoscută o ființă vie, vinovată de catastrofe care se apropie - uman . Apariția sa a fost precedată de o lungă perioadă în care strămoșii Homo sapiens-hominide au apărut, au evoluat, au făcut loc unul altuia. Ei s-au dezvoltat și au trăit în fluxul general al vieții, au fost participanți la acesta și au posedat o întreagă gamă de nevoi și instincte absolut necesare vieții și evoluției. Toate acestea au făcut ca fluxul vieții, pe de o parte, să fie integral, ușor vulnerabil în legături separate și, pe de altă parte, bine autoprotejat și protejat de sistem.

Mileniile au trecut, marile civilizații create de om au apărut și au pierit. Toată splendoarea civilizației moderne - abundența și varietatea de bunuri, transport, zboruri spațiale, oportunitatea ca un număr mare de oameni să se angajeze în

știința, arta, în cele din urmă, asigură bătrânețea - toate acestea sunt o consecință a cantității uriașe de energie artificială pe care omenirea a început acum să o producă. Nu trăim din energia Soarelui, ca plantele și animalele, ci epuizăm rezervele de carbon - petrol, cărbune, gaz, șist, care au fost acumulate de biosferele trecute de-a lungul sutelor de milioane de ani.

Dar ce se întâmplă cu echilibrul termic al planetei? Energia artificială este disipată și merge să încălzească Pământul, firmamentul, oceanul, atmosfera lui. Va veni un moment în care energia artificială va începe să afecteze structura balanței termice a planetei.

Astfel, trebuie revizuită și ideea larg răspândită că o creștere a cantității de energie produsă de oameni este întotdeauna un lucru bun: o creștere a temperaturilor medii ale planetei cu 4-5 grade amenință omenirea cu o catastrofă ecologică. Și există o linie care nu poate fi depășită.

A prezice din timp, chiar și în termenii cei mai generali, rezultatele unei astfel de încălziri nu este deloc ușoară. Odată cu creșterea temperaturii medii, diferența de temperatură dintre ecuator și pol scade. Și acesta este motorul principal, datorită căruia atmosfera se mișcă, transferând căldură din zonele ecuatoriale către cele polare. Dacă diferența de temperatură crește, atunci intensitatea circulației atmosferice crește. Dacă scade, circulația atmosferei devine mai lentă, transferul de umiditate scade. Aceasta înseamnă că zonele aride devin și mai aride, iar productivitatea biotei scade.

În secolul trecut, celebrul geograf, climatolog, geofizician Profesor A. I. Voikov, fondatorul primului observator geofizic din Rusia, a formulat o lege binecunoscută: cald în Nord - uscat în Sud. Această lege, care se numește acum legea lui Voikov, însumează mulți ani de observații. Ori de câte ori, în timpul schimbării ciclice a temperaturilor medii din nord, începe să se încălzească, numărul de ani secetoși crește în regiunea Trans-Volga, Kazahstan și alte regiuni din sud-estul Eurasiei. Vegetația deșerților și semi-deșerților este deosebit de sensibilă la modificările cantității de precipitații.

Omul caută modalități de a-și limita impactul negativ asupra naturii, deoarece și-a dat seama că depinde de starea biosferei. Oamenii și-au dat seama că activitățile lor trebuie să se schimbe radical și să se conformeze legilor naturale ale biosferei, în limitele cărora se poate desfășura toată activitatea vieții.

Am urmărit un singur fenomen, care confirmă că o persoană este acum capabilă să treacă foarte ușor acea „linie fatală”, linia dincolo de care vor începe procese ireversibile de schimbare a condițiilor sale de existență. Biosfera va începe să se miște într-o nouă stare și s-ar putea să nu existe un loc pentru o persoană în noua ei stare. De aceea, omenirea trebuie să fie capabilă să prevadă rezultatele acțiunilor sale și să știe unde se află „linia interzisă”, separând posibilitatea dezvoltării ulterioare a civilizației de dispariția ei mai mult sau mai puțin rapidă.

Fiecare specie biologică (și omul nu face excepție) poate trăi într-un cadru destul de îngust al mediului la care este adaptată genetic. Dacă mediul vieții se schimbă mai repede decât poate avea loc adaptarea sau transformarea speciei într-o nouă formațiune, organismul se stinge inevitabil.

Învelișul materiei vii de pe planetă se schimbă dramatic. Se micșorează, se micșorează. Chiar și în sens pur mecanic, pădurile dispar, cernoziomurile se degradează etc. Fundamentul atât al mediului imediat al vieții sale, cât și al dezvoltării economice scapă de sub picioarele omenirii.

În prezent, procesul de epuizare a materiei vii, dispariția speciilor vii este de zece și, în unele cazuri, chiar de o sută de ori mai intens decât a fost dispariția dinozaurilor în urmă cu 65 de milioane de ani. Speciile nu doar dispar, întreaga structură a materiei vii se schimbă. Animalele și plantele mari sunt înlocuite cu altele mai mici: ungulate - rozătoare, rozătoare - insecte erbivore.

Pierderile în compoziția materiei vii pot duce la o distrugere de urgență a sistemului biogeochimic al planetei. Distorsiunea globală a ciclurilor biogeochimice amenință că natura va deveni diferită, nu cea la care este adaptată economia modernă. Va fi nevoie de o revizie uriașă. Ca urmare a impactului uman actual, descendenții sunt amenințați cu sărăcia resurselor naturale, epuizarea resurselor naturale.Omenirea trebuie să păstreze diversitatea biologică a biosferei, deoarece reducerea acesteia duce la perturbarea proceselor biosferice, la schimbări catastrofale ale condițiilor de viață pe planetă.

Concluzie

Planeta noastră este unică pentru că are viață. Viața pătrunde nu numai în elementele apă și aer, ci și în firmamentul pământesc. Viața pe Pământ este reprezentată de materia vie, care este formată din milioane de specii și miliarde de indivizi. Materie vie, întreaga diversitate biologică a Pământului este protejată de razele cosmice de câmpul geomagnetic și ecranul cu ozon. Toate formele și manifestările de viață nu există de la sine, ele sunt conectate prin relații complexe într-un singur complex de viață.ecosistem global (biosfera). Aceste relații și conexiuni în viața sălbatică sunt uimitoare! Fiecare grup de specii înrudite care formează regatul joacă un rol specific în ciclul substanțelor: crearea, transformarea, distrugerea substanțelor organice.

Principala sursă de energie din biosferă este Soarele. Ciclul biogenic al substanțelor nu permite întreruperea vieții pe planeta Pământ. Creaturile vii ale biosferei au transformat compoziția chimică a aerului, apei, solului, au determinat compoziția lor modernă, au influențat formarea mineralelor și rocilor și relieful Pământului. Biosfera este mediul vieții și rezultatul activității vieții.

Una dintre principalele sarcini ale secolului XXI, la care ecologia ar trebui să aducă o contribuție semnificativă, este realizarea armoniei între om și natură.

Adăugați la marcaje:

Biosfera este un ecosistem global. După cum sa menționat mai devreme, biosfera este împărțită în geobiosferă, hidrobiosferă și aerobiosferă. Geobiosfera are diviziuni în conformitate cu principalii factori de mediu: terra - biosfera și litobiosfera - în cadrul geobiosferei, marinobiosfera (ocean-nobiosfera) și acva - biosfera - ca parte a hidrobiosferei. Aceste formațiuni sunt numite subsfere. Factorul principal de formare a mediului în formarea lor este faza fizica medii de viață: aer-apă în aerobiosferă, apă (apă dulce și apă sărată) în hidrobiosferă, aer solid în terrabiosferă și apă solidă în litobiosferă.

La rândul lor, toate se încadrează în straturi: aerobiosfera în tropobiosferă și altobiosferă; hidrobiosferă - în fotosferă, disfotosferă și afotosferă.

Factorii formatori de structură aici, pe lângă mediul fizic, energie (lumină și căldură), condiții speciale pentru formarea și evoluția vieții - direcțiile de evoluție ale pătrunderii biotei pe uscat, în adâncurile sale, în spațiile de deasupra pământul, abisul oceanului, sunt fără îndoială diferite. Împreună cu apobiosfera, parabiosfera și alte straturi sub și deasupra biosferice, ele constituie așa-numitul „tort strat al vieții” și geosfera (ecosfera) existenței sale în limitele megabiosferei.

Întinderea verticală a biosferei și raportul suprafețelor ocupate de principal unități structurale(după F. Ramad, 1981)

Formațiunile enumerate în sens sistemic sunt părți funcționale mari de dimensiuni generale terestre sau subplanetare. Ierarhia generală a subsistemelor biosferei este prezentată în Fig.

Ierarhia ecosistemelor biosferei (după N. F. Reimers, 1994

Oamenii de știință cred; că în biosferă există opt până la nouă niveluri de cicluri relativ independente de substanțe în interconexiunile celor șapte componente ecologice principale material-energie și a opta - informațional

Componente ecologice (după N. F. Reimers, 1994)

Global, regional și circulatii locale substanțele nu sunt închise și parțial „se intersectează” în ierarhia ecosistemelor. Această „coeziune” material-energetică și parțial informațională asigură integritatea supersistemelor ecologice până la biosfera în ansamblu.

Modele generale de organizare a biosferei.

Biosfera este formată într-o măsură mai mare nu factori externi, dar modele interne. Cea mai importantă proprietate a biosferei este interacțiunea dintre lucrurile vii și nevii, care se reflectă în legea migrării biogene a atomilor de către V. I. Vernadsky și am luat-o în considerare în secțiunea 12.6.

Legea migrației biogene a atomilor permite umanității să controleze în mod conștient procesele biogeochimice atât pe Pământ în ansamblu, cât și în regiunile sale.

Cantitatea de materie vie din biosferă, după cum se știe, nu este supusă unor modificări vizibile. Acest model a fost formulat sub forma legii constanței cantității de materie vie de către V. I. Vernadsky: cantitatea de materie vie a biosferei pentru un anumit perioada geologică este o constantă. În practică, această lege este o consecință cantitativă a legii echilibrului dinamic intern pentru ecosistemul global - biosfera. Întrucât materia vie, în conformitate cu legea migrației biogene a atomilor, este un mediator energetic între Soare și Pământ, fie cantitatea ei trebuie să fie constantă, fie caracteristicile sale energetice trebuie să se modifice. Legea unității fizice și chimice a materiei vii (toată materia vie a Pământului este una din punct de vedere fizic și chimic) exclude modificări semnificative ale ultimei proprietăți. Prin urmare, stabilitatea cantitativă este inevitabilă pentru materia vie a planetei. Este pe deplin caracteristică numărului de specii.

Materia vie, ca acumulator de energie solară, trebuie să răspundă simultan atât la influențele externe (cosmice), cât și la modificări interne. O scădere sau creștere a cantității de materie vie într-un loc al biosferei ar trebui să conducă la un proces exact invers în alt loc, deoarece biogenii eliberați pot fi asimilați de restul materiei vii sau se va observa deficiența acestora. Aici ar trebui să se țină cont de viteza procesului, în cazul schimbării antropice, mult mai mică decât încălcare directă natura de către om.

Pe lângă constanța și constanța cantității de materie vie, care se reflectă în legea unității fizico-chimice a materiei vii, în natura vie există o păstrare constantă a structurii informaționale și somatice, în ciuda faptului că aceasta se modifică oarecum. cu cursul evoluţiei. Această proprietate a fost remarcată de Yu. Goldsmith (1981) și a fost numită legea conservării structurii biosferei - informațional și somatic, sau prima lege a ecodinamicii. . Pentru a păstra structura biosferei, viețuitoarele se străduiesc să atingă o stare de maturitate sau echilibru ecologic. Legea eforturilor pentru punctul culminant este a doua lege a ecodinamicii de J. Goldsmith, se aplică biosferei și altor niveluri sisteme ecologice, deși există o specificitate - biosfera este un sistem mai închis decât subdiviziunile sale. Unitatea materiei vii a biosferei și omologia structurii subsistemelor sale conduc la faptul că elementele vii de diferite vârste geologice și origine geografică inițială care au evoluat pe ea sunt împletite în mod complex. Împătrunderea elementelor de geneză spațio-temporală la toate nivelurile ecologice ale biosferei reflectă regula sau principiul eterogenezei materiei vii. Această adăugare nu este haotică, ci este supusă principiilor complementarității ecologice (complementarității), conformității ecologice (congruenței) și altor legi. În cadrul ecodinamicii lui Y. Goldsmith, aceasta este a treia lege a acesteia - principiul ordinii ecologice, sau mutualismul ecologic, indicând o proprietate globală datorită influenței întregului asupra părților sale, efectului de feedback al părților diferențiate asupra dezvoltării întregul etc., ceea ce în total duce la păstrarea stabilităţii biosferei în ansamblu.

Asistența reciprocă în cadrul ordinii ecologice, sau a mutualismului sistemic, este afirmată de legea ordinii umplerii spațiului și a certitudinii spațio-temporale: umplerea spațiului în cadrul unui sistem natural datorită interacțiunii dintre subsistemele sale este ordonată într-un asemenea mod. mod care permite ca proprietățile homeostatice ale sistemului să fie realizate cu contradicții minime între părțile din interiorul acestuia. Din această lege rezultă imposibilitatea existenței pe termen lung a accidentelor „inutile” naturii, inclusiv a celor străine acesteia.create de om. Regulile ordinii sistemului mutualist în biosferă includ și principiul complementarității sistemelor, care afirmă că subsistemele unui sistem natural în dezvoltarea lor oferă o condiție prealabilă pentru dezvoltarea și autoreglementarea cu succes a altor subsisteme incluse în același sistem.

A patra lege a ecodinamicii de către Yu. Goldsmith include legea autocontrolului și autoreglementării viețuitoarelor: sistemele vii și sistemele aflate sub controlul viețuitoarelor sunt capabile de autocontrol și autoreglare în procesul de adaptare la schimbări în mediu. În biosferă, autocontrolul și autoreglementarea apar în cursul proceselor în cascadă și în lanț de interacțiune generală - în cursul luptei pentru existența selecției naturale (în sensul cel mai larg al acestui concept), adaptarea sistemelor și subsisteme, co-evoluție largă etc. În același timp, toate aceste procese conduc la rezultate pozitive „din punct de vedere al naturii” - conservarea și dezvoltarea ecosistemelor biosferei și a acesteia în ansamblu.

Legătura dintre generalizările structurale și cele evolutive este regula întreținerii automate mediu global habitat: materie vie în curs de autoreglare și interacțiune cu factori abiotici menţine autodinamic un mediu de viaţă propice dezvoltării sale. Acest proces limitat de schimbări, la scară cosmică și globală ecosferică și apare în toate ecosistemele și biosistemele planetei, ca o cascadă de autoreglare, atingând o scară globală. Regula întreținerii automate a habitatului global decurge din principiile biogeochimice ale lui V. I. Vernadsky, regulile de conservare a habitatului speciei, consistența internă relativă și servește ca constantă pentru prezența mecanismelor conservatoare în biosferă și, în același timp, confirmă regula complementarității sistem-dinamice.

Legea refracției influențelor cosmice mărturisește impactul cosmic asupra biosferei: factorii cosmici, care influențează biosfera și mai ales subdiviziunile acesteia, sunt supuși modificării de către ecosfera planetei și de aceea, din punct de vedere al forței și al timpului, manifestările pot fi slăbite și mutate sau chiar își pierd complet efectul. Generalizarea este importantă aici datorită faptului că există adesea un flux de efecte sincrone ale activității solare și ale altor factori spațiali asupra ecosistemelor Pământului și a organismelor care îl locuiesc.

Trebuie remarcat faptul că multe procese de pe Pământ și din biosfera acestuia, deși sunt influențate de spațiu, și sunt presupuse cicluri de activitate solară cu un interval de 1850, 600,400, 178, 169,88,83,33,22,16. , 11,5 (11,1 ), 6,5 și 4,3 ani, biosfera în sine și subdiviziunile sale nu trebuie neapărat să reacționeze cu aceeași ciclicitate în toate cazurile. Influențele cosmice ale sistemului biosferei se pot bloca complet sau parțial

Modalități de influență cosmică asupra biosferei

Dacă observați o eroare, selectați textul dorit și apăsați Ctrl+Enter pentru a o raporta editorilor

Biosferă este partea locuită a învelișului geologic al Pământului.

Biosferă- aceasta este o parte a învelișului geologic al Pământului, ale cărei proprietăți sunt determinate de activitatea organismelor vii.

A doua definiție acoperă o zonă mai largă: la urma urmei, oxigenul atmosferic format ca urmare a fotosintezei este distribuit în atmosferă și este prezent acolo unde nu există organisme vii. Biosfera în primul sens este formată din litosfera, hidrosfera si atmosfera inferioara - troposfera. Limitele biosferei sunt limitate de ecranul de ozon, situat la o înălțime de 20 km, și de limita inferioară, situată la o adâncime de aproximativ 4 km.

Biosferă - un ecosistem global, un înveliș al Pământului locuit de organisme vii, care a apărut odată cu apariția ființelor vii ca urmare a dezvoltare evolutivă planete. Include partea superioară a litosferei, întreaga hidrosferă, troposfera și partea inferioară a stratosferei. Doctrina biosferei a fost creată de un academician IN SI. Vernadsky ( 1926).

Atmosfera - învelișul gazos al Pământului și al altor planete, Soarele și stelele. Atmosfera Pământului are o lungime de până la 100 km și este formată din troposferă, stratosferă și ionosferă. La limita inferioară a stratosferei, la o altitudine de 15-35 km, oxigenul liber se transformă în ozon (02 -> 03), care formează ecranul de protecție al Pământului.

Hidrosferă - coajă de apă Pământul situat între litosferă și atmosferă. Ocupă 70,8% din suprafața Pământului și include oceane, mări, râuri, lacuri.

Litosferă - învelișul solid exterior al Pământului, scoarța terestră, format din roci sedimentare și magmatice. Solul se formează la suprafața sa - un corp natural special care a apărut în timpul interacțiunii dintre rocilor, apă, aer și organismele vii. Litosfera este partea cea mai saturată a biosferei cu materie vie.

Humus (humus) - materia organica a solului, formata ca urmare a descompunerii reziduurilor vegetale si animale de catre organismele descompuntoare. Cantitatea de humus este un indicator al fertilităţii solului. Grosimea orizontului de humus în solurile podzolice este de 5-10 cm, în solurile de cernoziom este de 1-1,5 m cu un conținut de humus de până la 30%.

Recuperarea solului - imbunatatirea proprietatilor solului in vederea cresterii fertilitatii acestuia. Există așa ceva tipuri de ameliorare, ca hidrotehnic - drenaj, irigare, spalarea solurilor saline; chimic - calcare, tencuieli, oxidare; fizice - slefuire, argilare; agrosilvicultura - plantarea centurii forestiere etc.

Peisaj - Vedere generală a zonei. Peisajele sunt naturale (lac, munte, pădure) și antropice (câmpuri, grădini, parcuri, rezervoare, fabrici, orașe). În peisajele artificiale, amenajarea este de mare importanță, deoarece afectează compoziția aerului, a apei și a nivelurilor de zgomot. Mare importanță are conservarea peisajului natural pe perioada dezvoltării orașelor, extragerea materialului de construcție (pietricele, piatră zdrobită, nisip), în special pe malurile râurilor și mărilor.

Resurse naturale - minerale, surse de energie, sol, căi navigabileși rezervoare, minerale, păduri, plante sălbatice, lumea animală zone de teren și apă, bazin genetic plante cultivateși animale de companie, peisaje pitorești, zone de wellness etc.:

Resurse epuizabile :

neregenerabile - petrol, cărbune, alte minerale;

regenerabile - sol, vegetație, faună sălbatică, roci sedimentare (săruri), al căror ritm de consum trebuie să corespundă ritmului de refacere a acestora, altfel vor dispărea.

Inepuizabil - acestea sunt resursele spațiale, climatice și de apă (dar depind în mare măsură și de starea atmosferei, a hidrosferei și a biosferei în ansamblu).

Învățăturile lui V.I. Vernadsky despre biosferă și noosferă este o generalizare a cunoștințelor științelor naturii, care are în vedere componentele biosferei, limitele acesteia, funcțiile materiei vii și evoluția biosferei. Academicianul V.I. Vernadsky a fost primul care a arătat rolul biogeochimic enorm al plantelor, animalelor și microorganismelor în formarea biosferei. În structura biosferei, el a evidențiat următoarele Componente :

materie vie (totalitatea organismelor vii de pe planetă); în toate epocile geologice, materia vie, transformând și acumulând energia solară, a influențat compoziția chimică a scoarței terestre, a fost o forță geochimică puternică care modela fața Pământului;

materie inertă (nevie). (atmosfera, hidro, litosfera și componentele acestora - gaze, particule în suspensieși vapori de apă emiși de vulcani, gheizere);

substanță biogene neînsuflețită , creat în procesul activității vitale a organismelor din erele geologice moderne și trecute (rămășițe fosile de organisme, petrol, cărbune, gaze atmosferice, nămol de lac - sapropel, roci sedimentare, de exemplu, calcar);

substanță bio-inertă - rezultatul activității vitale a organismelor și al proceselor nebiologice (sol, apa rezervoarelor locuite, minerale argiloase).

Biosfera are anumite granițe, care coincid cu limitele distribuției organismelor vii în învelișurile Pământului, care este determinată de prezența condițiilor pentru existența vieții (temperatura favorabilă, nivelul de radiație, cantitate suficientă de apă, minerale, oxigen, dioxid de carbon ). Limita superioară a biosferei situat la o altitudine de 15-20 km de suprafata Pamantului, trece in stratosfera si este determinat de ecranul de ozon, care intarzie daunator vietii. raze ultraviolete lumina soarelui. Cea mai mare parte a organismelor vii este situată în învelișul inferior al aerului - troposferă. Cel mai populat partea cea mai de jos a troposferei (50-70 m). Limita inferioară a vieții trece prin litosferă la o adâncime de 3,5-7,5 km. Viața este concentrată în principal în partea superioară a litosferei - în sol și pe suprafața acestuia.

LA părți diferite biosferă, densitatea vieții nu este aceeași. Cel mai mare număr organismele se află în apropierea suprafeței litosferei și hidrosferei. Conținutul de biomasă variază și în funcție de zonă. Pădurile tropicale au densitatea maximă, gheața arctică, regiunile de munte înalte, iar deșerturile au o densitate nesemnificativă.

Productivitatea biosferei - creșterea totală a biomasei Pământului timp de 1 an. anual producția primară de plante este de 170 109 tone (greutate uscată) și conține aproximativ 300-500 1021 J de energie. Cea mai mare parte a acestei producții este reprezentată de comunitățile de plante de pe uscat - 117 109. Produsele de origine animală (secundar) sunt 3934106 tone, dintre care aproximativ 909106 tone sunt pe uscat și 3025106 tone sunt în Oceanul Mondial.

Biomasa Pământului - totalitatea tuturor organismelor vii (materia vie) de pe planetă. Exprimat în unități de masă sau energie pe unitate de suprafață sau de volum. Biomasa Pământului ajunge la aproximativ 2.423 1012 tone, din care 97% este biomasa plantelor terestre verzi, iar 3% este biomasa animalelor și microorganismelor. Biomasa reprezintă 0,01% din masa globului.

Biomasa oceanelor - totalitatea tuturor organismelor vii care locuiesc în hidrosferă (2/3 din suprafața Pământului). Biomasa lor este de 1000 de ori mai mică decât biomasa locuitorilor pământului și este de 3,9? 109 tone, deoarece utilizarea energiei solare în apă ajunge la 0,04%, iar pe uscat - 0,1-2,0%.

Materia vie a biosferei - totalitatea organismelor vii (biomasa) Pământului - este sistem deschis, care se caracterizează prin creștere, reproducere, distribuție, metabolism și energie cu mediul extern, acumularea de energie și transferul acesteia în lanțurile trofice. Materia vie din biosferă îndeplinește diverse funcții biogeochimice, ceea ce asigură circulația substanțelor și conversia energiei și, ca urmare, integritatea, constanța biosferei, existența ei durabilă. Cel mai important funcții :

Energie- acumularea și conversia energiei solare de către plante în timpul fotosintezei (bacteriile chimioautotrofe transformă energia legăturilor chimice) și transferul acesteia prin lanțurile trofice: de la producători la consumatori și mai departe la descompozitori. În același timp, energia este disipată treptat, dar o parte din ea, împreună cu rămășițele organismelor, trece într-o stare fosilă, este „conservată” în scoarța terestră, formând rezerve de petrol, cărbune etc.

Gaz- schimbul constant de gaze cu mediul în timpul respirației și fotosintezei (plantele verzi absorb dioxid de carbon și eliberează oxigen în atmosferă în timpul fotosintezei, în timp ce majoritatea organismelor vii (inclusiv plantele) folosesc oxigen în timpul respirației, eliberând dioxid de carbon în atmosferă gazoasă). Astfel, prin participarea la procesele metabolice, materia vie menține compoziția gazoasă a atmosferei la un anumit nivel.

redox- metabolism și energie, fotosinteză (microorganismele în procesul vieții oxidează sau reduc diverși compuși, în timp ce primesc energie pentru procesele vieții, participând la formarea mineralelor, de exemplu, activitatea bacteriilor de fier în oxidarea fierului a dus la formarea a rocilor sedimentare - minereuri de fier; bacterii sulfuroase, sulfați reducători, au format depozite de sulf).

concentraţie funcție - migrarea biogenă a atomilor care sunt concentrați în organismele vii și, după moartea lor, trec în natura neînsuflețită (capacitatea organismelor vii de a acumula diverse elemente chimice, de exemplu, rogozele și coada-calului conțin mult siliciu, alge marine și măcriș - iod și calciu, în scheletele animalelor vertebrate conțin o cantitate mare de fosfor, calciu, magneziu). Implementarea acestei funcții a contribuit la formarea depozitelor de calcar, cretă, turbă, cărbune, ulei.

Evoluția biosferei . IN SI. Vernadsky în lucrările sale a subliniat că istoria apariției și evoluției biosferei este istoria apariției vieții pe Pământ. Dezvoltarea biosferei merge odată cu evoluția lumea organică- compoziția componentelor sale se modifică, granițele se extind etc. Omul de știință la începutul secolului al XX-lea. a subliniat influența crescândă a omului asupra cursului evoluției biosferei, a prezis multe tendințe în impactul omului asupra naturii și a introdus conceptul de noosferă ca „cochilie inteligentă” a Pământului.

Pentru trecerea biosferei în noosferă, este necesar să învățăm legile structurii și dezvoltării biosferei și să dezvoltăm noi principii de moralitate și comportament uman pentru a menține o dezvoltare stabilă și progresivă a planetei noastre.

Schimbări globale în biosferă. Protecția florei și faunei

Impactul antropic asupra biosferei . Omul a folosit întotdeauna mediul înconjurător ca sursă de resurse, dar de la sfârșitul secolului trecut, schimbările din biosferă au fost influențate de activitate economică reprezintă o amenințare pentru existența biosferei și a omului însuși. Efecte activități antropice se manifestă prin epuizarea resurselor naturale, poluarea biosferei cu deșeuri industriale, schimbările climatice și structura suprafeței Pământului, perturbarea ciclurilor naturale biogeochimice, distrugerea ecosistemelor naturale.

poluare - prezenta in mediu Substanțe dăunătoare care perturbă funcționarea sistemelor ecologice sau a elementelor individuale ale acestora și reduc calitatea mediului. Impactul asupra mediului al agenților poluanți la nivel de organism duce la perturbarea anumitor funcții fiziologice ale organismelor, modificări ale comportamentului acestora, creștere și dezvoltare reduse, rezistență la alți factori adversi. Mediul extern. La nivel de populație, poluarea poate provoca modificări ale abundenței și biomasei acestora, fertilitate, mortalitate, structură, cicluri anuale de migrație și o serie de altele. proprietăți funcționale. La nivel biocenotic, poluarea afectează structura și funcțiile comunităților, iar ecosistemele sunt degradate.

Distinge poluare naturală şi antropică. Natural poluarea apare ca urmare a unor cauze naturale - erupții vulcanice, cutremure, inundații catastrofale și incendii. Antropic poluarea este rezultatul activității umane.

poluanti, apărute ca urmare a activităților umane, iar impactul acestora asupra mediului este foarte divers. Acestea sunt compuși de carbon, sulf, azot, metale grele, diverse substanțe organice, materiale create artificial, elemente radioactive etc. Fiecare poluant are un anumit impact negativ asupra naturii. Legislația stabilește pentru fiecare poluant descărcare maximă admisă (MPD) și concentrația maximă admisă (MAC) în mediul natural. Descărcare maximă permisă (MPD) - masa unui poluant emis de surse individuale pe unitatea de timp, al cărui exces duce la efecte adverse asupra mediului sau este periculos pentru sănătatea umană. Concentrația maximă permisă (MAC) - cantitatea de substanță nocivă din mediu care nu afectează negativ sănătatea umană sau descendenții acesteia prin contactul permanent sau temporar cu aceasta. La determinarea MPC, se ia în considerare nu numai gradul de influență a poluanților asupra sănătății umane, ci și impactul asupra animalelor, plantelor, ciupercilor, microorganismelor, comunitate naturalăîn general.

Pe lângă poluarea mediului, impactul antropic se exprimă în epuizarea resurselor naturale ale biosferei . Amploarea uriașă a utilizării resurselor naturale a dus la o schimbare semnificativă a peisajelor într-o serie de regiuni. Până la un anumit nivel, biosfera este capabilă de autoreglare, ceea ce permite minimalizarea Consecințe negative activitate umana. Dar există o limită atunci când biosfera nu mai este capabilă să mențină echilibrul. Are loc o restructurare calitativă și cantitativă a întregii biosfere a planetei, apar procese ireversibile, ducând la dezastre ecologice.

Poluarea aerului. Compoziția modernă de gaz a atmosferei este rezultatul unei lungi dezvoltare istorica globul - un amestec gazos de azot (78,09%) și oxigen (20,95%), precum și argon (0,93%), dioxid de carbon (0,03%), gaze inerte (neon, heliu, cripton, xenon), amoniac, metan , ozon, dioxid de sulf și alte gaze. Emisii în aer de gaze industriale, inclusiv compuși precum monoxidul de carbon CO ( monoxid de carbon), oxizi de azot, sulf, amoniac și alți poluanți, duce la inhibarea activității vitale a plantelor și animalelor, încălcări procesele metabolice otrăvirea și moartea organismelor vii.

O creștere a concentrației de dioxid de carbon în atmosferă, însoțită de o creștere a cantității de aerosoli (particule fine de praf, funingine, suspensii de soluții ale unor compuși chimici) și absorbția excesivă a aerului Radiație termala Pământ, duce la "efect de sera» - o creștere a temperaturii medii a atmosferei planetei cu câteva grade. Un anumit rol în crearea „efectului de seră” îl joacă căldura degajată de centralele termice și centralele nucleare. Încălzirea climei poate duce la topirea intensivă a ghețarilor din regiunile polare, o creștere a nivelului Oceanului Mondial, o schimbare a salinității, a temperaturii și la inundarea zonelor joase de coastă.

ploaie acidă, cauzate în principal de dioxidul de sulf și oxizii de azot, dăunează foarte mult biocenozelor forestiere. S-a stabilit că coniferele suferă de ploaia acide într-o măsură mai mare decât cele cu frunze late. Doar pe teritoriul țării noastre, suprafața totală a pădurilor afectate de emisii industriale a ajuns la 1 milion de hectare.

Epuizarea stratului de ozon atmosfera, care este un ecran de protecție împotriva radiațiilor ultraviolete, care este dăunătoare pentru organismele vii, are loc peste polii planetei - Antarctica și Arctica, unde așa-numitele găuri de ozon. Principalul motiv pentru epuizarea stratului de ozon este utilizarea de către oameni a clorofluorocarburilor (freoni), care sunt utilizate pe scară largă în producție și viața de zi cu zi ca agenți frigorifici, agenți de spumă, solvenți și aerosoli.

Poluarea apelor naturale - scaderea functiilor lor biosferice si importanță economică ca urmare a pătrunderii în ele a unor substanțe nocive (petrol și produse petroliere, menajere (canal) și industriale ape uzate care conțin plumb, mercur, arsen, care au un puternic efect toxic, substanțe sintetice utilizate în industrie, transport, servicii casnice, efluenți agricoli care conțin cantități importante de reziduuri de îngrășăminte (azot, fosfor, potasiu) aplicate pe câmp, pesticide etc.) poate intra în apă ca urmare a ieșirilor sale naturale în zonele de apariție. Dar principalele surse de poluare sunt asociate cu activitățile umane: producția de petrol, transportul, prelucrarea și utilizarea petrolului ca combustibil și a materiilor prime industriale. Uleiul pe apă formează o peliculă subțire care împiedică schimbul de gaze între apă și aer. Așezându-se pe fund, uleiul intră în sedimentele de fund, unde deranjează procese naturale viața animalelor de fund și a microorganismelor.

Rezervele de apă sunt, de asemenea, epuizate din cauza aportului excesiv de apă din râuri pentru irigare. Unul dintre tipurile de poluare a apei este poluarea termică. centrale electrice, întreprinderile industriale Adesea, ei aruncă apă încălzită într-un rezervor, ceea ce duce la creșterea temperaturii apei în acesta și la reproducerea rapidă a agenților patogeni și a virușilor. Odată ajunse în apă potabilă, pot provoca focare de diferite boli.

Poluare a solului . Ca urmare a dezvoltării activității economice umane, apar poluare, modificări ale compoziției solului și chiar distrugerea acestuia. Zone enorme de terenuri fertile sunt distruse în timpul lucrărilor miniere și industriale, construcției de întreprinderi și orașe. Distrugerea pădurilor și a stratului de iarbă naturală, arăturile repetate ale pământului fără respectarea regulilor tehnologiei agricole duc la eroziunea solului - distrugerea și spălarea stratului fertil de apă și vânt. Principalii poluanți ai solului sunt metalele (mercur, plumb) și compușii acestora, elementele radioactive, precum și îngrășămintele și pesticidele - persistente. compusi organici folosit in agricultura. Ele se acumulează în sol, apă, sedimentele de fund ale corpurilor de apă și sunt incluse în ecologice lanturile alimentare, trec din sol și apă la plante, apoi la animale și în cele din urmă intră în corpul uman cu hrana.

Poluarea cu radiații sunt semnificativ diferite de altele. Nuclizii radioactivi sunt nucleele elementelor chimice instabile care emit particule încărcate și radiații electromagnetice de unde scurte. Aceste particule și radiații sunt cele care, atunci când intră în corpul uman, distrug celulele, ducând la boala radiațiilor.

Există surse naturale de radioactivitate peste tot în biosferă, iar omul, ca toate organismele vii, a fost întotdeauna expus la radiații naturale. Expunerea externă are loc din cauza radiațiilor de origine cosmică și a nuclizilor radioactivi din mediu. Expunerea internă este creată de elementele radioactive care pătrund în corpul uman cu aer, apă și alimente. În prezent, elementele radioactive sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii. Neglijența în depozitarea și transportul acestor elemente duce la o contaminare radioactivă gravă. contaminare radioactivă biosfera este asociată, de exemplu, cu testarea armelor atomice, accidente la centralele nucleare. Depozitarea și depozitarea deșeurilor radioactive prezintă un mare pericol pentru mediu. industria militarăși centrale nucleare.

Distrugerea în masă a pădurilor atrage moartea celei mai bogate flore și faune.

În acest fel , datorită creșterii amplorii impactului antropic (activitatea economică umană), în special în ultimul secol, echilibrul în biosferă este perturbat, ceea ce poate duce la procese ireversibile și ridică problema posibilității vieții pe planetă. Acest lucru se datorează dezvoltării industriei, energiei, transporturilor, agriculturii și a altor activități umane fără a ține cont de posibilitățile biosferei Pământului. Probleme serioase de mediu au apărut deja în fața umanității, necesitând soluții imediate.

Prognoza de mediu - previziunea comportamentului sisteme naturale determinate de procese naturale și de impactul uman asupra acestora. Prognozele sunt globale (planetare) și locale (pentru o zonă mică), pentru viitorul apropiat și pentru 100-120 de ani în viitor. Ținând cont de datele de prognoză, se iau măsuri pentru protejarea corpurilor de apă, a solului, a vegetației, a faunei sălbatice de poluare, distrugere și pentru păstrarea compoziției speciilor.

Protejarea mediului natural de poluare - un sistem de măsuri care vizează eliminarea influență negativă persoană, care se exprimă în emisii gaze otrăvitoare, poluarea apei, utilizarea de erbicide, pesticide, materiale combustibile, substante radioactive, zgomot intens, materii prime nucleare.

protectia mediului - protecția mediului în care trăiește omenirea și obiecte naturale acest mediu. Există un Program Internațional creat în 1973 de către Națiunile Unite (UNEP) dedicat probleme acute de ultimă oră mediu: lupta împotriva deșertificării, protecția oceanelor, acoperirea solului, ploaie pădure tropicală, surse de apă dulce etc. Măsurile de mediu pentru păstrarea compoziției speciilor a planetei sunt asociate cu crearea Cărții Roșii și a ariilor naturale protejate.

carte roșie - o listă a speciilor de plante și animale pe cale de dispariție, rare și pe cale de dispariție.

Lista neagră - o listă internațională a speciilor dispărute de animale și plante, din care rămân doar animale împăiate, schelete și carcase, desene, ierburi care se află în muzee.

Acum, pe Pământ, rata de dispariție a speciilor este de câteva mii de ori mai mare decât cea care ar exista în natura neatinsă.

rezerve - suprafeţe de pământ sau apă, complet excluse de la toate tipurile de utilizare economică, în care peisajele naturale sunt conservate în stare neperturbată.

Rezerve - zone de teren sau apă în care utilizarea anumitor tipuri de resurse naturale este temporar interzisă. Valabilitatea rezervelor - 5-10 ani.

Parcuri nationale - teritorii excluse de la exploatarea economică în vederea conservării complexe naturale având o particularitate ecologică, istorică, valoare esteticăși, de asemenea, folosit în scopuri recreative și culturale.

Sarcini tematice

A1. Caracteristica principală a biosferei:

1) prezența organismelor vii în el

2) prezența în el a componentelor nevii procesate de organismele vii

3) circulaţia substanţelor controlate de organismele vii

4) legarea energiei solare de către organismele vii

A2. În procesul de circulație s-au format zăcăminte de petrol, cărbune, turbă:

1) oxigen

2) carbon

4) hidrogen

A3. Găsiți afirmația greșită. Resursele naturale de neînlocuit formate în timpul ciclului carbonului în biosferă:

2) gaz combustibil

3) cărbune tare

4) turbă și lemn

A4. Bacteriile care descompun ureea în ioni de amoniu și dioxid de carbon iau parte la ciclu

1) oxigen și hidrogen

2) azot și carbon

3) fosfor și sulf

4) oxigen și carbon

A5. Ciclul materiei se bazează pe procese precum

1) dispersarea speciilor

3) fotosinteza si respiratia

2) mutații

4) selecția naturală

A6. Bacteriile nodulare sunt incluse în ciclu

3) carbon

4) oxigen

A7. energie solara prins

1) producători

2) consumatorii de prim ordin

3) consumatorii de ordinul doi

4) descompunetori

A8. Întărirea efectului de seră, potrivit oamenilor de știință, este cel mai facilitată de:

1) dioxid de carbon

3) dioxid de azot

A9. Ozonul care formează scutul de ozon se formează în:

1) hidrosferă

2) atmosfera

3) în scoarța terestră

4) în mantaua Pământului

A10. Cel mai mare număr de specii se găsește în ecosisteme:

1) păduri temperate veșnic verzi

2) pădurile tropicale tropicale

3) păduri temperate de foioase

A11. Cea mai periculoasă cauză a epuizării biodiversităţii este cel mai important factor durabilitatea biosferei este

1) exterminarea directă

2) poluarea chimică a mediului

3) poluare fizică medii

4) distrugerea habitatului

Orice sistem viu există vedere privată cel mai sisteme complexe construite pe baza de compuși proteici. Prin urmare, o abordare sistematică în ecologie este foarte populară.

În ecologie, există două abordări pentru înțelegerea esenței fenomenelor:

Abordarea populației - se concentrează pe populații de ființe vii, adică pe grupuri de indivizi din aceeași specie, dintre care un număr mare de generații populează un anumit spațiu în limite limitate (se crede că populația este principala unitate elementară studiat de ecologia tradițională);

Abordare ecosistemică - bazată pe concept ecosistemelor- un set de organisme și componente nevii care interacționează împreună și sunt conectate prin fluxuri de materie și energie.

Conceptul de ecosistem a fost introdus de botanistul englez A. Tensley în 1935.

Geograful și scriitorul G.K. Efremov a dat o definiție figurativă a unui ecosistem ca „orice educație naturală– de la bump la coajă (geografic)”.

Abordarea ecosistemică gravitează către o descriere holistică a naturii, în timp ce abordarea populației tinde către una plurală.

Toate ecosistemele pot fi împărțite în rânduri:

1) microecosisteme (băltoacă, butuc putrezit, cadavru în descompunere etc.);

2) mezoecosisteme (pădure, lac, râu, insulă etc.);

3) macroecosisteme (mare, ocean, continent, insulă mare etc.);

4) ecosistem global (biosfera).

Pe lângă clasificarea de mai sus a ecosistemelor în ecologie, se ia în considerare în mod tradițional conceptul de biogeocenoză, care este apropiat ca înțeles de conceptul de ecosistem. Biogeocenoza- acesta este un caz special al unui ecosistem mare, care acoperă, de regulă, un teritoriu semnificativ, sugerând prezența obligatorie a vegetației ca verigă principală, adică fitocenoza, care asigură acestui ecosistem aprovizionarea cu energie primară (informații). Având în vedere o astfel de autonomie energetică, biogeocenoza este teoretic nemuritoare, spre deosebire, de exemplu, de un copac căzut în putrezire, al cărui ecosistem moare după ce toată energia acumulată de copac în timpul vieții este epuizată, iar copacul însuși se transformă în componente ale humusului ( strat fertil de sol).

Ca parte a oricărui ecosistem, se disting de obicei două blocuri: biocenoza și ecotop. Biocenoza constă din organisme interconectate diferite specii care sunt incluse în el nu ca indivizi individuali, ci ca populații. caz special biocenoză - o comunitate, poate uni doar o parte din tipurile de biocenoză (de exemplu, o comunitate de plante). Sub ecotopînțelege habitatul acestei biocenoze. Acesta poate fi teritoriul unei biogeocenoze date, caracterizată printr-o anumită compoziție a rocilor sale geologice. Un copac căzut care dă viață diferitelor tipuri de distrugători (insecte, ciuperci, microbi și alte organisme care distrug materia organică până la starea minerală) este și el un ecotop al ecosistemului existent pe baza acestuia.

În acest fel, biogeocenoza = ecotop(factori hidrologici (hidrotop), factori climatologici ((climatotopi), factori ai solului (edaphotop)) + biocenoza(plante (fitocenoză), animale (zoocenoză), microorganisme (microbiocenoză)) (acest model a fost propus de V.N. Sukachev în 1942).

1.4.1. Caracteristicile ecosistemului

1. Strânsă interconectare și interdependență a tuturor legăturilor, atât biotice (vii), cât și abiotice (nevii). Ajustările conexiunii duc la revenirea la starea inițială sau la moarte.

2. Feedback-uri puternice pozitive și negative.

Un exemplu de feedback pozitiv este îmbinarea cu apă a teritoriului după defrișare. Acest lucru duce la compactarea solului, în consecință, la acumularea de apă și la creșterea plantelor acumulatoare de umiditate, ceea ce duce la epuizarea acestuia în oxigen, ceea ce înseamnă o încetinire a descompunerii reziduurilor de plante, acumularea de turbă și o creștere suplimentară. în îmbinarea cu apă.

Un exemplu de feedback negativ (stabilizator) este relația dintre prădător și pradă, de exemplu, între râși și iepuri de câmp: o creștere a numărului de iepuri contribuie la creșterea numărului de râși, dar un număr excesiv de râși reduce număr de iepuri, după care scade și numărul de râși. În condiții naturale, acest sistem se stabilizează destul de repede.

3. Apariție exprimată în mod explicit.

De exemplu, un arbore rar nu constituie încă o pădure, deoarece nu creează un mediu specific: sol, hidrologic, meteorologic etc.

Apariția crește rezistența unui ecosistem și capacitatea acestuia de a se autoregla. Activitatea umană duce la întreruperea legăturilor directe și de feedback în ecosisteme.

De exemplu, poluarea moderată a corpurilor de apă cu materie organică duce la o intensificare a reproducerii microorganismelor, ceea ce duce la autoepurarea corpului de apă. Poluarea nemoderată, numită eutrofizare, duce la reproducerea excesivă a organismelor care descompun activ materia organică, ceea ce, mai devreme sau mai târziu, duce la epuizarea unui anumit rezervor de oxigen, ceea ce înseamnă oprimarea și moartea acestor organisme, distrugerea legăturilor, modificări în sistemul și tranziția lui la un nou tip de relație. , de obicei, este o mlaștină.

Ecosistemele au, de obicei, nevoie de stres aleatorii, cum ar fi furtunile, incendiile etc., pentru a-și crește rezistența. Dar stres cronic de intensitate redusă, caracteristice impactului antropic asupra naturii, nu dau reacții evidente, deci consecințele lor sunt foarte greu de evaluat, dar pot fi dezastruoase pentru ecosistem.

ª Întrebări pentru autoexaminare

1. Care este diferența dintre abordarea populației și abordarea ecosistemică în ecologie?

2. Cum sunt împărțite ecosistemele? Dați un exemplu pentru fiecare tip de ecosistem.

3. Definiți biogeocenoza.

4. Prin ce diferă biogeocenoza de un ecosistem?

5. Ce este o biocenoză, ecotop? Enumerați elementele lor constitutive.

6. Dați un exemplu de ecosistem artificial

1.4.2. Niveluri organizare biologică

De regulă, se disting 6 niveluri principale de organizare a materiei vii, formând o ierarhie formală: molecular ® celular ® organismal ® populație ® ecosistem ® biosferic, nu există granițe clare între aceste niveluri, la fel cum nu există granițe clare între ecosistemele diferite. ranguri (efectul „matryoshka” - un ecosistem face parte din altul, dimensiune mai mare), alocarea diferitelor ecosisteme este destul de arbitrară.

Ecosistem este un sistem format din ființe vii și habitatul lor unite într-un singur întreg funcțional.

Proprietăți de bază:

1) capacitatea de a efectua ciclul substanțelor

2) rezista influentelor externe

3) produce produse biologice

Tipuri de ecosisteme:

1) microecosisteme (un trunchi de copac în stadiul de reproducere, un acvariu, un mic iaz, o picătură de apă etc.)

2) mezoecosistem (pădure, iaz, stepă, râu)

3) macroecosistem (ocean, continent, zonă naturală)

4) ecosistem global (biosfera ca întreg)

Y. Odum a propus o clasificare a ecosistemului bazată pe biomi. Acestea sunt ecosisteme naturale mari care corespund zonelor fizice și geografice. Se caracterizează printr-un tip de vegetație de bază sau altă trăsătură caracteristică a peisajului.

Tipuri de biom

1) terestre (tundra, taiga, stepe, deșerturi)

2) apă dulce (ape curgătoare: râuri, pâraie, ape stagnante: lacuri, iazuri, ape mlăștinoase: mlaștini)

3) marin ( ocean deschis, ape de raft, zone de apă adâncă)

concept biogeocenoză și ecosistem aproape, dar există diferențe. Orice biogeocenoză este un sistem. Un ecosistem poate include mai multe biogeocenoze, dar nu fiecare ecosistem are o biogeocenoză, deoarece nu are toate caracteristicile acesteia.

Într-un ecosistem, se poate două componente - biotic și abiotic . Biotic se împarte în componente autotrofe (organisme care primesc energie primară pentru existență din foto- și chimiosinteză sau producători) și heterotrofe (organisme care primesc energie din procesele de oxidare a materiei organice - consumatori și descompunetori) componente care formează structura trofică a ecosistemului.

Singura sursă de energie pentru existența unui ecosistem și menținerea diferitelor procese în el sunt producătorii care absorb energia soarelui (căldură, legături chimice) cu o eficiență de 0,1-1%, rareori 3-4,5% din suma initiala. Autotrofele reprezintă primul nivel trofic al unui ecosistem. Nivelurile trofice ulterioare ale ecosistemului se formează datorită consumatorilor (nivelele 2, 3, 4 și ulterioare) și sunt închise de descompozitori care transformă materia organică neînsuflețită într-o formă minerală (componentă abiotică), care poate fi asimilată de un element autotrof.

Componentele principale ale ecosistemului

Din punct de vedere al structurii în ecosistem, există:

1. regimul climatic, care determină temperatura, umiditatea, regimul de iluminare și alte caracteristici fizice ale mediului;

2. substanțe anorganice incluse în ciclu;

3.compuși organici care leagă părțile biotice și abiotice în ciclul materiei și energiei:

Producători - organisme care creează produse primare;

Macroconsumatorii sau fagotrofei sunt heterotrofe care mănâncă alte organisme sau particule mari de materie organică;

Microconsumatorii (saprotrofe) sunt heterotrofe, în principal ciuperci și bacterii, care distrug materia organică moartă, mineralizând-o, reîntorcând-o astfel în ciclu.

Ultimele trei componente se formează biomasa ecosistemelor.

Din punctul de vedere al funcționării ecosistemului, se disting următoarele blocuri funcționale ale organismelor (pe lângă autotrofe):

biofage - organisme care mănâncă alte organisme vii,

Saprofagele sunt organisme care se hrănesc cu materie organică moartă.

Această diviziune arată relația temporal-funcțională în ecosistem, concentrându-se pe divizarea în timp a formării materiei organice și redistribuirea acesteia în cadrul ecosistemului (biofage) și prelucrarea de către saprofagi. Între moartea materiei organice și reincluderea componentelor sale în ciclul materiei din ecosistem poate trece o perioadă semnificativă de timp, de exemplu, în cazul unui buștean de pin, 100 de ani sau mai mult.

Toate aceste componente sunt interconectate în spațiu și timp și formează un singur sistem structural și funcțional.

Termen biosferă a fost introdus de Jean-Baptiste Lamarck la începutul secolului al XIX-lea și propus în geologie de geologul austriac Eduard Suess în 1875. Cu toate acestea, crearea unei doctrine holistice a biosferei aparține omului de știință rus Vladimir Ivanovici Vernadsky.

Biosferă - un ecosistem de ordin superior, unind toate celelalte ecosisteme și asigurând existența vieții pe Pământ. Biosfera include următoarele „sfere”:

Atmosfera este cea mai ușoară dintre învelișurile Pământului, se învecinează cu spațiul cosmic; prin atmosfera are loc un schimb de materie si energie cu spatiul (spatiul exterior).

Hidrosfera este învelișul de apă al Pământului. Aproape la fel de mobil ca atmosfera, de fapt pătrunde peste tot.Apa este un compus cu proprietăți unice, unul dintre fundamentele vieții, un solvent universal.

Litosferă - exterioară coajă tare Pământul, este format din roci sedimentare și magmatice. Momentan sub scoarta terestra este înțeles ca stratul superior al corpului solid al planetei, situat deasupra limitei Mohorovichic.

Biosfera este, de asemenea sistem închis, este de fapt complet furnizat de energia Soarelui, o mică parte este căldura Pământului însuși. În fiecare an, Pământul primește aproximativ 1,3 1024 de calorii de la Soare. 40% din această energie este radiată înapoi în spațiu, aproximativ 15% este folosită pentru a încălzi atmosfera, solul și apa, restul energiei este lumina vizibila care este sursa fotosintezei.

V. I. Vernadsky a formulat pentru prima dată clar înțelegerea că toată viața de pe planetă este indisolubil legată de biosferă și îi datorează existența:

V. I. Vernadsky

Materia vie (totalitatea tuturor organismelor de pe Pământ) este o parte nesemnificativ de mică a masei Pământului, dar influența materiei vii asupra proceselor de transformare a Pământului este enormă. Toată acea apariție a Pământului, care este observată acum, nu ar fi posibilă fără miliarde de ani de activitate vitală a materiei vii.

În prezent, omul însuși, ca parte a materiei vii, este o forță geologică semnificativă și schimbă semnificativ direcția proceselor care au loc în biosferă, punându-și astfel existența în pericol:

Într-un mod viu, economistul L. Brentano a ilustrat semnificația planetară a acestui fenomen. El a calculat că dacă fiecărei persoane i s-ar acorda un metru pătrat și i-ar pune pe toți oamenii unul lângă altul, nici măcar nu ar ocupa întreaga zonă a micului lac Constanța de la granița dintre Bavaria și Elveția. Restul suprafeței Pământului ar rămâne gol de om. Astfel, întreaga omenire luată împreună reprezintă o masă nesemnificativă a materiei planetei. Puterea sa nu este legată de materia sa, ci de creierul său, de mintea sa și de munca sa dirijată de această minte. În mijloc, în intensitatea și complexitatea vieții moderne, o persoană uită practic că el însuși și întreaga umanitate, de care nu poate fi separată, sunt indisolubil legate de biosfera - cu o anumită parte planeta pe care trăiesc. Ele sunt conectate în mod natural geologic cu structura sa materială și energetică. Omenirea, ca substanță vie, este indisolubil legată de procesele materiale și energetice ale unei anumite învelișuri geologice a Pământului - cu biosfera sa. Nu poate fi fizic independent de el nici măcar un minut. Fața planetei - biosfera - se schimbă chimic brusc de către om în mod conștient și mai ales inconștient. Omul schimbă fizic și chimic învelișul de aer al pământului, toate apele sale naturale.

V. I. Vernadsky.

ecosisteme artificiale

Terenul arabil este un ecosistem artificial tipic, inextricabil adiacent unei pajiști naturale

ecosisteme artificiale- acestea sunt ecosisteme create de om, de exemplu, agrocenoze, sisteme economice naturale sau Biosfera 2.

Ecosistemele artificiale au același set de componente ca și cele naturale: producători, consumatori și descompunetori, dar există diferențe semnificative în redistribuirea fluxurilor de materie și energie. În special, ecosistemele create de om diferă de cele naturale în următoarele moduri:

un număr mai mic de specii și predominanța organismelor uneia sau mai multor specii (uniformitate scăzută a speciilor);

stabilitate scăzută și dependență puternică de energia introdusă în sistem de către o persoană;

lanțuri trofice scurte datorită numărului mic de specii;

circulație deschisă a substanțelor din cauza retragerii culturii (produselor comunitare) de către om, în timp ce procesele naturale, dimpotrivă, tind să includă cât mai mult din cultură în ciclu.

Fără întreținere fluxurile de energie pe partea umană, în sistemele artificiale, procesele naturale sunt restaurate cu o viteză sau alta și se formează o structură naturală a componentelor ecosistemului și a fluxurilor material-energie între ele.