Biosféra je ekosystém, ktorý Globálny ekosystém – Biosféra

Hammatov Salavat Talgatovič

Úvod

Zloženie a vlastnosti biosféry

Pôda je jedinečnou súčasťou biosféry

Živá hmota biosféry

Biosféra a vesmír

Ekologické interakcie živej hmoty: kto sa ako stravuje

Biogénna migrácia atómov - ekosystémová vlastnosť biosféry

Ako sa vyvinula biosféra: Päť ekologických katastrof

Udržateľnosť biosféry

Biosféra a človek: ekologické nebezpečenstvo

Záver

Úvod

Dnes sa pred ľuďmi vynára do plnej výšky jeden z najťažších problémov, ktorý sa týka každého z nás. To je problém zachovania života na planéte, prežitia človeka, ako jedného z jedinečných druhov živých bytostí.

Riešenie tohto problému závisí od toho, ako si každý z nás a celé ľudstvo spoločne uvedomíme „zakázanú hranicu“, ktorú ľudstvo za žiadnych okolností nesmie prekročiť. Takouto „zakázanou vlastnosťou“ sú zákony života na planéte.

Človek je obyvateľom biosféry. Je to biosféra - obal Zeme, v ktorom prebieha život ľudstva ako celku a každého z nás.

Biosféra - oblasť, kde žijú živé organizmy; obal Zeme, ktorého zloženie, štruktúra a energia je určená kombinovanou činnosťou živých organizmov. Horná hranica siaha do výšky ozónovej clony (20-25 km), spodná klesá 1-2 km pod dno oceánu a v priemere 2-3 km na súši. Biosféra zahŕňa spodnú časť atmosféry, hydrosféru, pedosféru (pôdu) a vyššia časť litosféra (skaly).

Zloženie a vlastnosti biosféry

Biosféra, ktorá je globálnym ekosystémom (ekosférou), sa ako každý ekosystém skladá z abiotických a biotických častí.

Abiotickú časť predstavujú:

Pôda a horniny pod ňou do hĺbky, kde sú ešte živé organizmy, ktoré vstupujú do výmeny so substanciou týchto hornín a fyzickým prostredím pórového priestoru.
Atmosférický vzduch do výšok, kde sú ešte možné prejavy života.
Vodné prostredie – oceány, rieky, jazerá atď.
priaznivé teploty: nie príliš vysoké, aby sa proteín nezrážal, a nie príliš nízke, aby enzýmy – urýchľovače biochemických reakcií fungovali normálne,
živá bytosť potrebuje životné minimum nerastov.

Biotickú časť tvoria živé organizmy všetkých taxónov, ktoré plnia najdôležitejšiu funkciu biosféry, bez ktorej nemôže existovať samotný život: biogénny prúd atómov. Živé organizmy uskutočňujú tento prúd atómov vďaka svojmu dýchaniu, výžive a rozmnožovaniu, pričom zabezpečujú výmenu hmoty medzi všetkými časťami biosféry biosféra migrácia pôdy atómový ekosystém

Biogénna migrácia atómov v biosfére je založená na dvoch biochemických princípoch:

1 usilovať sa o maximálnu manifestáciu, o „všadeprítomnosť“ života;

2 na zabezpečenie prežitia organizmov, čím sa zvyšuje samotná biogénna migrácia.

Tieto vzorce sa prejavujú predovšetkým v túžbe živých organizmov „zachytiť“ všetky priestory viac či menej prispôsobené ich životu, vytvorený ekosystém alebo jeho časť. Ale každý ekosystém má hranice, má svoje hranice v planetárnom meradle a biosfére.

Vo všeobecnom uvažovaní o biosfére ako o planetárnom ekosystéme nadobúda osobitný význam pojem jej živej hmoty, ako určitej všeobecnej živej hmoty planéty. -3-

Chemické zloženie živej hmoty potvrdzuje jednotu prírody – skladá sa z rovnakých prvkov ako neživá príroda, len pomer týchto prvkov je iný a štruktúra molekúl je iná.

Vlastnosti biosféry

Biosféra, ako aj ostatné ekosystémy nižšieho rangu, ktoré ju tvoria, má systém vlastností, ktoré zabezpečujú jej fungovanie, samoreguláciu, stabilitu a ďalšie parametre. Zoberme si tie hlavné.

Biosféra je centralizovaný systém.

Živé organizmy (živá hmota) fungujú ako jeho centrálny článok.

2. Biosféra je otvorený systém. Jeho existencia je nemysliteľná bez energie zvonku.

Je ovplyvnená vesmírne sily najmä slnečná aktivita.

Biosféra - samoregulačný systém. V súčasnosti sa táto vlastnosť nazýva homeostáza, čo znamená schopnosť vrátiť sa do pôvodného stavu, tlmiť vznikajúce poruchy zapnutím množstva mechanizmov.

Nebezpečenstvo moderny environmentálna situácia súvisí predovšetkým s tým, že línia mechanickej homeostázy a princíp Le Giatelier-Brown sú porušované ak nie v planetárnom, tak vo veľkom regionálnom meradle. Výsledkom je rozpad ekosystémov, prípadne vznik nestabilných, prakticky bez vlastností homeostázy, systémov ako agrocenóza či urbanizované komplexy.

Biosféra je systém, ktorý sa vyznačuje veľkou rozmanitosťou.

Diverzita je najdôležitejšou vlastnosťou všetkých ekosystémov. Biosféra ako globálny ekosystém charakterizovaný maximálnou diverzitou medzi ostatnými systémami. Diverzita sa považuje za hlavnú podmienku trvalej udržateľnosti akéhokoľvek ekosystému a biosféry ako celku. Táto podmienka je taká univerzálna, že sa stala zákonom.

Najdôležitejšou vlastnosťou biosféry je prítomnosť v nej mechanizmov, ktoré zabezpečujú obeh hmoty a nevyčerpateľnosť jednotlivých chemických prvkov a ich zlúčenín s ňou spojených.

Na konci XIX storočia. veľký ruský prírodovedec V. V. Dokučajev svojimi štúdiami o černozeme a iných pôdach v Ruskej doline a na Kaukaze zistil, že pôdy sú prírodné telesá a svojimi vonkajšími znakmi a vlastnosťami sa veľmi líšia od hornín, na ktorých vznikli. Ich rozmiestnenie na zemskom povrchu podlieha prísnym geografickým vzorcom.

Rozmanitosť pôd je obrovská. Je to spôsobené rôznorodosťou kombinácií faktorov tvorby pôdy: horniny, vek povrchu, populácie rastlín a živočíchov a reliéf.

Pôda je zvláštne prírodné teleso a životné prostredie vznikajúce premenou hornín na povrchu zeme spoločnou činnosťou živých organizmov, vody a vzduchu.

Pôdotvorné procesy na Zemi sú grandiózne vo svojom planetárnom rozsahu a trvaní procesov tvorby pôdnej organickej hmoty, ich biologickej akumulácie a vzniku úrodnosti.

Živá hmota biosféry

"Na zemského povrchu Neexistuje žiadna chemická sila silnejšia vo svojich konečných účinkoch ako živé organizmy ako celok.“

Čo zásadne odlišuje našu planétu od akejkoľvek inej planéty slnečnej sústavy? Prejav života. "Ak by na Zemi nebol život, jej tvár by bola rovnako nezmenená a chemicky inertná, ako nehybná tvár Mesiaca, ako inertné úlomky nebeských telies."

Živá látka biosféry je súhrn všetkých jej živých organizmov. Živá hmota v chápaní Vernadského je formou aktívnej hmoty a jej energia je tým väčšia, čím viac viac hmotyživá látka. Pojem „živá hmota“ zaviedol do vedy V.I. Vernadského a pochopil nad ním súhrn všetkých živých organizmov planéty.

Aké sú vlastnosti živej hmoty?

Vlastnosti živej hmoty

Živá hmota biosféry sa vyznačuje obrovským voľná energia, ktorý by sa dal porovnať len s ohnivým prúdom lávy, no energia lávy nie je dlhodobá.
V živej hmote v dôsledku prítomnosti enzýmov chemické reakcie vyskytujú tisícky a niekedy miliónkrát rýchlejšie ako v neživých. Pre životné procesy je charakteristické, že látky a energia, ktoré telo prijíma, sa spracovávajú a vydávajú v oveľa väčších množstvách.
Jednotlivé chemické prvky (bielkoviny, enzýmy a niekedy aj jednotlivé minerálne zlúčeniny sa syntetizujú iba v živých organizmoch).
Živá hmota má tendenciu vyplniť všetok možný priestor. IN AND. Vernadsky pomenúva dve špecifické formy pohybu živej hmoty:

a) pasívne, ktoré sa uskutočňuje rozmnožovaním a je vlastné živočíšnym aj rastlinným organizmom;

b) aktívny, ktorý sa uskutočňuje v dôsledku usmerneného pohybu organizmov (menšia miera charakteru pre rastliny).

Živá hmota vykazuje oveľa väčšiu morfologickú a chemickú diverzitu ako neživá hmota. V prírode je známych viac ako 2 milióny organických zlúčenín, ktoré sú súčasťou živej hmoty, pričom počet minerálov v neživej hmote je asi 2 tisíc, teda o tri rády nižší.
Živú hmotu predstavujú rozptýlené telá – jednotlivé organizmy, z ktorých každý má svoju genézu, svoje genetické zloženie. Rozmery jednotlivé organizmy sa pohybuje od 2 nm v najmenšom do 100 m (rozsah nad 109).
Rediho princíp (florentský akademik, lekár a prírodovedec, 1626-1697) „všetko živé zo živých vecí“ je charakteristickou črtou živej hmoty, ktorá existuje na Zemi v podobe nepretržitého striedania generácií a vyznačuje sa

genetické spojenie so živou hmotou všetkých minulých geologických epoch. Neživé abiogénne látky, ako je známe, vstupujú do biosféry z kozmického priestoru a po častiach sa odvádzajú z obalu zemegule. Zložením môžu byť podobné, ale genetické spojenie vo všeobecnosti nie. „Redyho princíp... neukazuje na

nemožnosť abiogenézy mimo biosféry alebo pri zistení prítomnosti v biosfére (teraz alebo skôr) fyzikálno-chemických javov, ktoré neboli akceptované počas vedecká definícia túto formu organizácie zemského obalu.

Živá hmota tvárou v tvár špecifickým organizmom, na rozdiel od neživých, vykonáva počas svojho historický život grandiózne dielo.

Biosféra a vesmír

Zem je unikátna planéta, nachádza sa v jedinej možnej vzdialenosti od Slnka, čo určuje teplotu zemského povrchu, pri ktorej môže byť voda v tekutom stave.

Zem prijíma obrovské množstvo energie zo slnka a zároveň si udržiava zhruba konštantnú teplotu. To znamená, že naša planéta vyžaruje do vesmíru takmer rovnaké množstvo energie, aké dostáva z vesmíru: príjem a výdaj musia byť vyvážené, inak systém jedného dňa stratí stabilitu. Zem sa buď zahreje, alebo zamrzne a zmení sa na telo bez života.

Biosféra je úzko spätá s vesmírom. Toky energie prichádzajúce na Zem vytvárajú podmienky, ktoré zabezpečujú život. magnetické pole a ozónová clona chrániť planétu pred nadmerným a intenzívnym kozmickým žiarením slnečné žiarenie. Kozmické žiarenie zasahujúce do biosféry zabezpečuje fotosyntézu a ovplyvňuje činnosť živých bytostí.

Planéta Zem sa líši od ostatných planét tým, že jej biosféra obsahuje látku citlivú na prúdenie. slnečné žiarenie- chlorofyl. Premenu zabezpečuje chlorofyl elektromagnetickej energie slnečného žiarenia na chemickú energiu, pomocou ktorej prebieha proces redukcie oxidov uhlíka a dusíka v biosyntetických reakciách.

V zelenej rastline prebieha fotosyntéza - proces tvorby uhľohydrátov z vody a oxidu kyslíka (ktorý je vo vzduchu alebo vo vode). V tomto prípade sa ako vedľajší produkt uvoľňuje kyslík. Zelené rastliny sú autotrofy- organizmy, ktoré berú všetky chemické prvky potrebné pre život z inertnej hmoty, ktorá ich obklopuje a nepotrebujú na stavbu svojho tela hotové organické zlúčeniny iného organizmu. Hlavným zdrojom energie, ktorý využívajú autotrofy, je slnko. Heterotrofy Sú to organizmy, ktoré pre svoju výživu potrebujú organickú hmotu tvorenú inými organizmami.

Heterotrofy postupne premieňajú organickú hmotu tvorenú autotrofami, čím ju uvádzajú do pôvodného – minerálneho – stavu.

Deštruktívnu (deštruktívnu) funkciu vykonávajú zástupcovia každého z kráľovstiev živej hmoty - rozpad, rozklad je integrálnou vlastnosťou metabolizmu každého živého organizmu. Rastliny tvoria organickú hmotu a sú najväčšími producentmi sacharidov na Zemi; ale tiež uvoľňujú kyslík potrebný pre život ako vedľajší produkt fotosyntézy.

V procese dýchania v telách všetkých živých druhov vzniká oxid uhličitý, ktorý rastliny opäť využívajú na fotosyntézu. Existujú aj také druhy živých vecí, pre ktoré je zničenie mŕtvej organickej hmoty spôsobom výživy. Existujú organizmy so zmiešaným typom výživy, sú tzv mixotrofy.

V biosfére prebiehajú procesy premeny anorganickej, inertnej hmoty na organickú hmotu a spätná premena organickej hmoty na minerálnu hmotu. Pohyb a premena látok v biosfére sa uskutočňuje s priama účasťživá hmota, ktorej všetky druhy sa špecializujú na rôzne spôsoby stravovania.

Konečné množstvo hmoty, ktorá existuje v biosfére, nadobudlo cirkuláciou látok vlastnosť nekonečna.

Obraz obehu hmoty v biosfére vytvára koleso vodného mlyna. Aby sa však koleso mohlo otáčať, je potrebný neustály prietok vody. Podobne tok slnečnej energie prichádzajúci z vesmíru roztáča „koleso života“ na našej planéte. Ako rýchlo sa točí koleso? V priebehu biogeochemických cyklov prešli atómy väčšiny chemických prvkov nespočetnekrát stvorenie. Napríklad všetok atmosférický kyslík "obehne" živou hmotou za 2000 rokov, oxid uhličitý - za 200-300 rokov a všetka voda v biosfére - za 2 milióny rokov.

Živá hmota je dokonalým prijímačom slnečnej energie.

Energia absorbovaná a použitá pri reakcii fotosyntézy a následne uložená vo forme chemickej energie uhľohydrátov je veľmi veľká, existujú dôkazy, že je porovnateľná s energiou spotrebovanou 100 000 veľkými mestami za 100 rokov. Heterotrofy využívajú organickú hmotu rastlín ako potravu: organická hmota sa oxiduje kyslíkom, ktorý je do tela dodávaný dýchacími orgánmi, pričom vzniká oxid uhličitý- reakcia prejde na opačný smer. „Večný“ teda robí zo života súčasnú existenciu autotrofov a heterotrofov.

Fakty a argumenty o „kolese života“ v biosfére dávajú právo hovoriť o zákone biogénnej migrácie atómov, ktorý sformuloval V.I. Vernadsky: migrácia chemických prvkov na zemskom povrchu a v biosfére ako celku sa uskutočňuje buď s priamou účasťou živej hmoty, alebo sa vyskytuje v životnom prostredí,

ktorých geochemické vlastnosti určuje živá hmota, tá, ktorá teraz obýva biosféru, aj tá, ktorá pôsobila na Zemi počas geologických dejín.

Živá hmota rôznych kráľovstiev a rôznych druhov zabezpečuje nepretržitý obeh látok a premenu energie. Takže zákon biogénnej migrácie atómov V.I. Vernadsky: v biosfére dochádza k migrácii chemických prvkov s povinnou priamou účasťou živých organizmov. Biogénna migrácia atómov zabezpečuje kontinuitu života v biosfére s konečným množstvom hmoty a neustálym prílevom energie.

Odkedy zakladatelia modernej paleontológie zistili, že skamenené sedimenty dokážu čítať cestu života, dozvedeli sme sa, že organický svet na Zemi zažil viac ako raz tragické udalostičo viedlo k takmer úplnému zničeniu života na planéte. Za posledných 500 miliónov rokov sa zrazu niekoľkokrát ukázalo, že Zem je vážne chorá a raz – bolo to pred 250 miliónmi rokov – sa život na Zemi takmer zastavil.

Odborníci identifikujú päť veľké katastrofy ktoré biosféra zažila: obdobie karbónu, obdobie permu, trias, Jurské obdobie, Obdobie kriedy. Každá z katastrof viedla k rozvoju živej hmoty: úplnejšiemu prispôsobeniu sa prostrediu; vzhľad viac druhy; ich prienik do nových biotopov.

S každou katastrofou, ktorá sa odohrala v biosfére, spolu s masou porazených druhov vidíme aj víťazov. Spočiatku ich bolo veľmi málo, ale dokázali „pozbierať“ ovocie svojho víťazstva a zaplnili uvoľnené miesto vlastným druhom. Avšak žiadny nový druh nemožno mu vyčítať, že bol zapletený do samotnej katastrofy v záujme blahobytu svojho druhu alebo rodiny. Kataklyzmy sa vyskytli kozmicky alebo čisto pozemských dôvodov kvôli zvláštnostiam vývoja živej hmoty, keď niektoré jej časti utláčali alebo úplne vymazali z povrchu planéty iné, ktoré sa nedokázali prispôsobiť zmeneným prírodným podmienkam.

Katastrofami došlo k rozvoju živej hmoty biosféry - zvýšenie úrovne jej organizácie a stupňa adaptability na prostredie - drastické zmeny abiotické prostredie. Rozpory medzi ustálenou abiotickou a biotickou zložkou biosféry, s prudkými zmenami prostredia pre geologický čas, boli zakaždým vyriešené v dôsledku rozmanitosti a premenlivosti živej hmoty biosféry. Živá hmota sa zakaždým udržiavala nažive v biosfére vďaka prežitiu adaptovanejších druhov.

Udržateľnosť biosféry

Bohatstvo živého sveta od pradávna fascinovalo a tešilo človeka. Rozmanitosť druhov nevyčerpáva všetku biologickú diverzitu. V rámci každého druhu sa jeho populácie a jednotlivci, vrátane človeka, geneticky v mnohom líšia viac ako sa predtým myslelo. Dvaja náhodne vybraní jedinci sa budú líšiť v stovkách, možno tisíckach chromozómových rozdielov. Takéto rozdiely sú veľmi dôležité, mnohé z nich sú spojené s citlivosťou na zmeny parametrov prostredia, určujú adaptabilitu či dokonca možnosť prežitia. jednotlivé organizmy, pripomienka, že prirodzený výber pokračuje.

Ako biodiverzita zabezpečuje udržateľnosť biosféry? Odpoveď je jednoduchá: prostredníctvom mnohých prepojení a interakcií, a to medzi sebou navzájom, ako aj s nepriamou hmotou. Biosféra má veľký súbor spätnoväzbových riadiacich procesov a v dôsledku toho aj súbor cyklických procesov, ktoré jej umožňujú kompenzovať meniace sa podmienky. Preto sa biosféra pomerne ľahko vyrovnáva s úlohami automatickej regulácie životných podmienok, ktoré potrebuje.

Stabilita globálneho ekosystému je zabezpečená redundanciou jeho funkčných komponentov. Ak je v ekosystéme niekoľko typov autotrofov, z ktorých každý má svoje optimálne teplotné podmienky pre fotosyntézu, potom môže celková rýchlosť fotosyntézy zostať nezmenená s teplotnými výkyvmi.

Adaptabilita biosféry na zmeny vonkajších podmienok- usporiadaný proces, v ktorom môže byť jeden druh nahradený iným a zároveň je to prúd posúvajúcich sa dynamických rovnováh. Biologická diverzita biosféry zabezpečuje nepretržitú biochemickú cirkuláciu hmoty a energetických tokov, pričom zachováva prepojenie všetkých geosfér: atmosféry, litosféry, hydrosféry, čím vytvára celistvosť prírodného prostredia.

Svet si už uvedomuje nebezpečenstvo, ktoré mu hrozí. A tentoraz je známa živá bytosť, ktorá je vinná z blížiacej sa katastrofy - človek. Jeho vzhľadu predchádzalo dlhé obdobie, v ktorom predkovia Homosapiens-hominidov vznikli, vyvinuli sa, ustúpili jeden druhému. Vyvinuli sa a žili vo všeobecnom prúde života, boli jeho účastníkmi a vlastnili celý rad potrieb a inštinktov, ktoré sú pre život a evolúciu absolútne nevyhnutné. To všetko spôsobilo, že tok života bol na jednej strane integrálny, ľahko zraniteľný v samostatných väzbách a na druhej strane dobre chránený a chránený systémom.

Prešli tisícročia, vznikli a zanikli veľké civilizácie vytvorené človekom. Celá nádhera moderná civilizácia- hojnosť a rozmanitosť tovaru, doprava, lety do vesmíru, možnosť zapojiť sa obrovského množstva ľudí

veda, umenie, napokon zabezpečiť starobu – to všetko je dôsledok obrovského množstva umelej energie, ktorú teraz ľudstvo začalo produkovať. Nežijeme energiou Slnka, ako rastliny a zvieratá, ale využívame zásoby uhlíka – ropu, uhlie, plyn, bridlicu, ktoré minulé biosféry nahromadili za stovky miliónov rokov.

Čo sa však stane s tepelnou bilanciou planéty? Umelá energia sa rozptýli a ide ohrievať Zem, jej nebeskú klenbu, oceán, atmosféru. Príde čas, keď umelá energia začne ovplyvňovať štruktúru tepelná bilancia planét.

Preto je potrebné zrevidovať aj rozšírenú predstavu, že zvýšenie množstva energie vyrobenej ľuďmi je vždy dobré: zvýšenie priemerných teplôt planéty o 4-5 stupňov ohrozuje ľudstvo ekologickou katastrofou. A existuje hranica, ktorú nemožno prekročiť.

Vopred predpovedať, a to aj v najvšeobecnejšom zmysle, výsledky takéhoto oteplenia nie je vôbec jednoduché. S nárastom priemernej teploty sa teplotný rozdiel medzi rovníkom a pólom zmenšuje. A to je hlavný motor, vďaka ktorému sa atmosféra pohybuje a prenáša teplo z rovníkových zón do polárnych. Ak sa teplotný rozdiel zvýši, potom sa zvýši intenzita atmosférickej cirkulácie. Ak sa znižuje, cirkulácia atmosféry sa stáva pomalšou, prenos vlhkosti klesá. To znamená, že suché zóny sa stávajú ešte suchšími a produktivita bioty klesá.

Ešte v minulom storočí známy geograf, klimatológ, geofyzik profesor A. I. Voikov, zakladateľ 1. geofyzikálne observatórium v Rusku sformuloval známy zákon: na severe teplo – na juhu sucho. Tento zákon, ktorý sa teraz nazýva Voikovov zákon, zhŕňa mnohoročné pozorovania. Kedykoľvek sa počas cyklickej zmeny priemerných teplôt na Severe začne otepľovať, pribúda suchých rokov v Zavolžskom regióne, Kazachstane a ďalších regiónoch juhovýchodnej Eurázie. Na zmeny množstva zrážok je citlivá najmä vegetácia púští a polopúští.

Človek hľadá spôsoby, ako obmedziť svoj škodlivý vplyv na prírodu, pretože si uvedomil svoju závislosť od stavu biosféry. Ľudia si uvedomili, že ich aktivity by sa mali radikálne zmeniť a zodpovedať tomu prírodné zákony biosféra, v rámci ktorej môže prebiehať len všetka životná činnosť.

Vysledovali sme len jeden fenomén, ktorý potvrdzuje, že človek je dnes schopný veľmi ľahko prekročiť tú „osudnú hranicu“, hranicu, za ktorou sa začnú nezvratné procesy zmeny podmienok jeho existencie. Biosféra sa začne presúvať do nového stavu a v jej novom stave už nemusí byť miesto pre človeka. Preto musí byť ľudstvo schopné predvídať výsledky svojho konania a vedieť, kde leží „zakázaná čiara“, oddeľujúca možnosť ďalšieho rozvoja civilizácie od jej viac či menej rýchleho zániku.

Každý biologický druh (a človek nie je výnimkou) môže žiť v pomerne úzkom rámci prostredia, ktorému je geneticky prispôsobený. Ak sa životné prostredie mení rýchlejšie, ako môže nastať adaptácia alebo premena druhu na nový útvar, organizmus nevyhnutne odumiera.

Pokrytie živej hmoty na planéte sa dramaticky mení. Zmršťuje sa, zmenšuje sa. Aj v čisto mechanickom zmysle miznú lesy, degradujú černozeme atď. Základ bezprostredného prostredia jeho života a ekonomického rozvoja sa ľudstvu podsúva spod nôh.

V súčasnosti je proces vyčerpávania živej hmoty, miznutia živých druhov desať, a v niektorých prípadoch aj stokrát intenzívnejší, ako bolo vymieranie dinosaurov pred 65 miliónmi rokov. Druhy len tak nezmiznú, mení sa celá štruktúra živej hmoty. Veľké zvieratá a rastliny sú nahradené menšími: kopytníky - hlodavce, hlodavce - bylinožravý hmyz.

Straty v zložení živej hmoty môžu viesť k núdzovej deštrukcii biogeochemického systému planéty. Globálne skreslenie biogeochemických cyklov ohrozuje, že príroda bude iná, nie tá, na ktorú je prispôsobená moderná ekonomika. Bude si to vyžadovať veľkú opravu. V dôsledku súčasných ľudských vplyvov sú potomkovia ohrození chudobou prírodných zdrojov, vyčerpávaním prírodných zdrojov, ľudstvo musí zachovať biologickú diverzitu biosféry, pretože jej znižovanie vedie k narušeniu biosférických procesov, ku katastrofálnym zmenám životných podmienok na planéta.

Záver

Naša planéta je jedinečná, pretože má život. Život preniká nielen vodnými a vzdušnými živlami, ale aj zemskou nebeskou klenbou. Život na Zemi predstavuje živá hmota, ktorú tvoria milióny druhov a miliardy jedincov. Živá hmota, celá biologická diverzita Zeme je chránená pred kozmickým žiarením geomagnetické pole a ozónová clona. Všetky formy a prejavy života neexistujú samy o sebe, sú prepojené zložitými vzťahmi do jediného komplexu života- . Tieto vzťahy a spojenia vo voľnej prírode sú úžasné! Každá skupina príbuzných druhov, ktoré tvoria kráľovstvo, zohráva špecifickú úlohu v kolobehu látok: tvorba, premena, ničenie organických látok.

Hlavným zdrojom energie v biosfére je Slnko. Biogénny cyklus látky neprerušujú život na planéte Zem. Živé tvory biosféry sa transformovali chemické zloženie vzduch, voda, pôda, identifikované a ich moderná kompozícia, ovplyvnil vznik minerálov a hornín, reliéf Zeme. Biosféra je životným prostredím a výsledkom životnej činnosti.

Jednou z hlavných úloh 21. storočia, ku ktorej by mala výraznou mierou prispieť ekológia, je dosiahnutie harmónie medzi človekom a prírodou.

Stiahnuť ▼:

Náhľad:

Stredná škola Srednetiganskaya

Abstrakt na tému: Biosféra ako ekologický systém

Dokončil študent 11. ročníka Khammatov Salavat Talgatovič.

Prednáša: Bayazitov R.Z

2013

Úvod

Zloženie a vlastnosti biosféry

Pôda je jedinečnou súčasťou biosféry

Živá hmota biosféry

Biosféra a vesmír

Ekologické interakcie živej hmoty: kto sa ako stravuje

Biogénna migrácia atómov - ekosystémová vlastnosť biosféry

Ako sa vyvinula biosféra: Päť ekologických katastrof

Udržateľnosť biosféry

Biosféra a človek: ekologické nebezpečenstvo

Záver

Úvod

Človek je obyvateľom biosféry. Je to biosféra - obal Zeme, v ktorom prebieha život ľudstva ako celku a každého z nás.

Biosféra - oblasť, kde žijú živé organizmy; obal Zeme, ktorého zloženie, štruktúra a energia je určená kombinovanou činnosťou živých organizmov. Horná hranica siaha do výšky ozónovej clony (20-25 km), spodná klesá 1-2 km pod dno oceánu a v priemere 2-3 km na súši. Biosféra pokrýva spodnú časť atmosféry, hydrosféru, pedosféru (pôdu) a hornú časť litosféry (horniny).

Zloženie a vlastnosti biosféry

Biosféra, ktorá je globálnym ekosystémom (ekosférou), sa ako každý ekosystém skladá z abiotických a biotických častí.

Abiotickú časť predstavujú:

Pôda a horniny pod ňou do hĺbky, kde sú ešte živé organizmy, ktoré vstupujú do výmeny so substanciou týchto hornín a fyzickým prostredím pórového priestoru.

Atmosférický vzduch do výšok, kde sú ešte možné prejavy života.

Vodné prostredie – oceány, rieky, jazerá atď.
priaznivé teploty: nie príliš vysoké, aby sa proteín nezrážal, a nie príliš nízke, aby enzýmy – urýchľovače biochemických reakcií fungovali normálne,
živá bytosť potrebuje životné minimum nerastov.

Biotickú časť tvoria živé organizmy všetkých taxónov, ktoré plnia najdôležitejšiu funkciu biosféry, bez ktorej nemôže existovať samotný život: biogénny prúd atómov. Živé organizmy uskutočňujú tento prúd atómov v dôsledku ich dýchania, výživy a rozmnožovania, pričom zabezpečujú výmenu hmoty medzi všetkými časťami biosféry.biosféra pôda migrácia atóm ekosystém

Biogénna migrácia atómov v biosfére je založená na dvoch biochemických princípoch:

1 usilovať sa o maximálnu manifestáciu, o „všadeprítomnosť“ života;

2 na zabezpečenie prežitia organizmov, čím sa zvyšuje samotná biogénna migrácia.

Vo všeobecnom uvažovaní o biosfére ako o planetárnom ekosystéme nadobúda osobitný význam pojem jej živej hmoty, ako určitej všeobecnej živej hmoty planéty. -3-

Chemické zloženie živej hmoty potvrdzuje jednotu prírody – skladá sa z rovnakých prvkov ako neživá príroda, len pomer týchto prvkov je iný a štruktúra molekúl je iná.

Vlastnosti biosféry

Biosféra je centralizovaný systém.

Živé organizmy (živá hmota) fungujú ako jeho centrálny článok.

2. Biosféra je otvorený systém. Jeho existencia je nemysliteľná bez energie zvonku.

Ovplyvňujú ho kozmické sily, predovšetkým slnečná aktivita.

Biosféra je samoregulačný systém. V súčasnosti sa táto vlastnosť nazýva homeostáza, čo znamená schopnosť vrátiť sa do pôvodného stavu, tlmiť vznikajúce poruchy zapnutím množstva mechanizmov.

Nebezpečenstvo súčasnej ekologickej situácie je spojené predovšetkým s tým, že línia mechanickej homeostázy a Le Giatelier-Brownov princíp sú porušované ak nie v planetárnom, tak vo veľkom regionálnom meradle. Výsledkom je rozpad ekosystémov, prípadne vznik nestabilných, prakticky bez vlastností homeostázy, systémov ako agrocenóza či urbanizované komplexy.

Biosféra je systém, ktorý sa vyznačuje veľkou rozmanitosťou.

Pôda je jedinečnou súčasťou biosféry

Na konci XIX storočia. veľký ruský prírodovedec V. V. Dokučajev svojimi štúdiami černozeme a iných pôd v ruskom údolí a na Kaukaze zistil, že pôdy sú prírodnéznaky a vlastnosti sa veľmi líšia od hornín, na ktorých vznikli. Ich rozmiestnenie na zemskom povrchu podlieha prísnym geografickým vzorcom.

Rozmanitosť pôd je obrovská. Je to spôsobené rôznorodosťou kombinácií faktorov tvorby pôdy: horniny, vek povrchu, populácie rastlín a živočíchov a reliéf.

Pôda je zvláštne prírodné teleso a životné prostredie vznikajúce premenou hornín na povrchu zeme spoločnou činnosťou živých organizmov, vody a vzduchu.

Pôdotvorné procesy na Zemi sú grandiózne vo svojom planetárnom rozsahu a trvaní procesov tvorby pôdnej organickej hmoty, ich biologickej akumulácie a vzniku úrodnosti.

Živá hmota biosféry

"Na zemskom povrchu nie je žiadna chemická sila, ktorá by bola vo svojich konečných účinkoch silnejšia ako živé organizmy ako celok."

Živá látka biosféry je súhrn všetkých jej živých organizmov. Živá hmota v chápaní Vernadského je formou aktívnej hmoty a jej energia je tým väčšia, čím väčšia je hmotnosť živej hmoty. Pojem „živá hmota“ zaviedol do vedy V.I. Vernadského a pochopil nad ním súhrn všetkých živých organizmov planéty.

Aké sú vlastnosti živej hmoty?

Vlastnosti živej hmoty

Živá hmota biosféry sa vyznačuje obrovskou voľnou energiou, ktorá by sa dala porovnať len s ohnivým prúdom lávy, no energia lávy nie je dlhodobá.

V živej hmote v dôsledku prítomnosti enzýmov prebiehajú chemické reakcie tisícky a niekedy aj miliónkrát rýchlejšie ako v neživej hmote. Pre životné procesy je charakteristické, že látky a energia, ktoré telo prijíma, sa spracovávajú a vydávajú v oveľa väčších množstvách.

Jednotlivé chemické prvky (bielkoviny, enzýmy a niekedy aj jednotlivé minerálne zlúčeniny sa syntetizujú iba v živých organizmoch).

Živá hmota má tendenciu vyplniť všetok možný priestor. IN AND. Vernadsky pomenúva dve špecifické formy pohybu živej hmoty:

a) pasívne, ktoré sa uskutočňuje rozmnožovaním a je vlastné živočíšnym aj rastlinným organizmom;

b) aktívny, ktorý sa uskutočňuje v dôsledku usmerneného pohybu organizmov (menšia miera charakteru pre rastliny).

Živá hmota vykazuje oveľa väčšiu morfologickú a chemickú diverzitu ako neživá hmota. V prírode je známych viac ako 2 milióny organických zlúčenín, ktoré sú súčasťou živej hmoty, pričom počet minerálov v neživej hmote je asi 2 tisíc, teda o tri rády nižší.

Živú hmotu predstavujú rozptýlené telá – jednotlivé organizmy, z ktorých každý má svoju genézu, svoje genetické zloženie. Veľkosť jednotlivých organizmov sa pohybuje od 2 nm v najmenšom až po 100 m (rozsah nad 109).

Rediho princíp (florentský akademik, lekár a prírodovedec, 1626-1697) „všetko živé zo živých vecí“ je charakteristickou črtou živej hmoty, ktorá existuje na Zemi v podobe nepretržitého striedania generácií a vyznačuje sa

genetické spojenie so živou hmotou všetkých minulých geologických epoch. Neživé abiogénne látky, ako je známe, vstupujú do biosféry z kozmického priestoru a po častiach sa odvádzajú z obalu zemegule. Môžu byť podobné zložením, ale vo všeobecnosti nemajú genetickú súvislosť. „Redyho princíp... neukazuje na

nemožnosť abiogenézy mimo biosféry alebo pri zisťovaní prítomnosti v biosfére (teraz alebo skôr) fyzikálno-chemických javov, ktoré neboli akceptované vo vedeckej definícii tejto formy organizácie zemského obalu.

Živá hmota vo forme konkrétnych organizmov, na rozdiel od neživej hmoty, vykonáva počas svojho historického života obrovskú prácu.

Biosféra a vesmír

Zem je unikátna planéta, nachádza sa v jedinej možnej vzdialenosti od Slnka, čo určuje teplotu zemského povrchu, pri ktorej môže byť voda v tekutom stave.

Biosféra je úzko spätá s vesmírom. Toky energie prichádzajúce na Zem vytvárajú podmienky, ktoré zabezpečujú život. Magnetické pole a ozónový štít chránia planétu pred nadmerným kozmickým žiarením a intenzívnym slnečným žiarením. Kozmické žiarenie zasahujúce do biosféry zabezpečuje fotosyntézu a ovplyvňuje činnosť živých bytostí.

Ekologické interakcie živej hmoty: kto sa ako stravuje

Planéta Zem sa od ostatných planét líši tým, že jej biosféra obsahuje látku citlivú na tok slnečného žiarenia – chlorofyl. Práve chlorofyl zabezpečuje premenu elektromagnetickej energie slnečného žiarenia na chemickú energiu, pomocou ktorej v biosyntetických reakciách dochádza k procesu redukcie oxidov uhlíka a dusíka.

V zelenej rastline prebieha fotosyntéza - proces tvorby uhľohydrátov z vody a oxidu kyslíka (ktorý je vo vzduchu alebo vo vode). V tomto prípade sa ako vedľajší produkt uvoľňuje kyslík. Zelené rastliny sú autotrofy - organizmy, ktoré berú všetky chemické prvky potrebné pre život z inertnej hmoty, ktorá ich obklopuje a nepotrebujú na stavbu svojho tela hotové organické zlúčeniny iného organizmu. Hlavným zdrojom energie, ktorý využívajú autotrofy, je slnko. Heterotrofy Sú to organizmy, ktoré pre svoju výživu potrebujú organickú hmotu tvorenú inými organizmami.

Heterotrofy postupne premieňajú organickú hmotu tvorenú autotrofami, čím ju uvádzajú do pôvodného – minerálneho – stavu.

V biosfére prebiehajú procesy premeny anorganickej, inertnej hmoty na organickú hmotu a spätná premena organickej hmoty na minerálnu hmotu. Pohyb a premena látok v biosfére sa uskutočňuje za priamej účasti živej hmoty, ktorej všetky druhy sa špecializujú na rôzne spôsoby výživy.

Biogénna migrácia atómov - ekosystémová vlastnosť biosféry

Konečné množstvo hmoty, ktorá existuje v biosfére, nadobudlo cirkuláciou látok vlastnosť nekonečna.

Obraz obehu hmoty v biosfére vytvára koleso vodného mlyna. Aby sa však koleso mohlo otáčať, je potrebný neustály prietok vody. Podobne tok slnečnej energie prichádzajúci z vesmíru roztáča „koleso života“ na našej planéte. Ako rýchlo sa točí koleso? V priebehu biogeochemických cyklov prešli atómy väčšiny chemických prvkov nespočetnekrát živou bytosťou. Napríklad všetok atmosférický kyslík "obehne" živou hmotou za 2000 rokov, oxid uhličitý - za 200-300 rokov a všetka voda v biosfére - za 2 milióny rokov.

Živá hmota je dokonalým prijímačom slnečnej energie.

Energia absorbovaná a použitá pri reakcii fotosyntézy a následne uložená vo forme chemickej energie uhľohydrátov je veľmi veľká, existujú dôkazy, že je porovnateľná s energiou spotrebovanou 100 000 veľkými mestami za 100 rokov. Heterotrofy využívajú organickú hmotu rastlín ako potravu: organická hmota sa oxiduje kyslíkom, ktorý je do tela dodávaný dýchacími orgánmi, za vzniku oxidu uhličitého – reakcia prebieha opačným smerom. „Večný“ teda robí zo života súčasnú existenciu autotrofov a heterotrofov.

ktorých geochemické vlastnosti určuje živá hmota, tá, ktorá teraz obýva biosféru, aj tá, ktorá pôsobila na Zemi počas geologických dejín.

Ako sa vyvinula biosféra: Päť ekologických katastrof

Odkedy zakladatelia modernej paleontológie zistili, že skamenené sedimenty dokážu čítať cestu života, dozvedeli sme sa, že organický svet na Zemi opakovane zažil tragické udalosti, ktoré viedli k takmer úplnému zničeniu života na planéte. Za posledných 500 miliónov rokov sa zrazu niekoľkokrát ukázalo, že Zem je vážne chorá a raz – bolo to pred 250 miliónmi rokov – sa život na Zemi takmer zastavil.

Odborníci identifikujú päť veľkých katastrof, ktoré biosféra zažila: obdobie karbónu, obdobie permu, trias, obdobie jury, obdobie kriedy. Každá z katastrof viedla k rozvoju živej hmoty: úplnejšiemu prispôsobeniu sa prostrediu; výskyt viacerých druhov; ich prienik do nových biotopov.

S každou katastrofou, ktorá sa odohrala v biosfére, spolu s masou porazených druhov vidíme aj víťazov. Spočiatku ich bolo veľmi málo, ale dokázali „pozbierať“ ovocie svojho víťazstva a zaplnili uvoľnené miesto vlastným druhom. Žiadnemu novému druhu však nemožno vyčítať, že sa podieľal na samotnej katastrofe v záujme blahobytu svojho druhu alebo rodiny. Kataklyzmy nastali z kozmických alebo čisto pozemských dôvodov kvôli zvláštnostiam vývoja živej hmoty, keď niektoré jej časti utláčali alebo úplne vymazali z povrchu planéty iné, ktoré sa nedokázali prispôsobiť zmeneným prírodným podmienkam.

K rozvoju živej hmoty biosféry - zvyšovaniu úrovne jej organizácie a stupňa prispôsobenia sa prostrediu - dochádzalo prostredníctvom katastrof - náhlych zmien v abiotickom prostredí. Rozpory medzi ustálenou abiotickou a biotickou zložkou biosféry, s prudkými zmenami prostredia pre geologický čas, boli zakaždým vyriešené v dôsledku rozmanitosti a premenlivosti živej hmoty biosféry. Živá hmota sa zakaždým udržiavala nažive v biosfére vďaka prežitiu adaptovanejších druhov.

Udržateľnosť biosféry

Bohatstvo živého sveta od pradávna fascinovalo a tešilo človeka. Rozmanitosť druhov nevyčerpáva všetku biologickú diverzitu. V rámci každého druhu sa jeho populácie a jednotlivci, vrátane ľudí, geneticky líšia v oveľa väčšej miere, ako sa doteraz predpokladalo. Dvaja náhodne vybraní jedinci sa budú líšiť v stovkách, možno tisíckach chromozómových rozdielov. Takéto rozdiely sú veľmi dôležité, mnohé z nich sú spojené s citlivosťou na zmeny environmentálnych parametrov, určujú adaptabilitu alebo dokonca možnosť prežitia jednotlivých organizmov, čo pripomína, že prirodzený výber pokračuje.

Adaptabilita biosféry na meniace sa vonkajšie podmienky je usporiadaný proces, v ktorom môže byť jeden druh nahradený iným, a zároveň je to prúd posúvajúcich sa dynamických rovnováh. Biologická diverzita biosféry zabezpečuje nepretržitú biochemickú cirkuláciu hmoty a energetických tokov, pričom zachováva prepojenie všetkých geosfér: atmosféry, litosféry, hydrosféry, čím vytvára celistvosť prírodného prostredia.

Biosféra a človek: ekologické nebezpečenstvo

Svet si už uvedomuje nebezpečenstvo, ktoré mu hrozí. A tentoraz je známa živá bytosť, ktorá je vinná z blížiacej sa katastrofy -človek . Jeho vzniku predchádzalo dlhé obdobie, v ktorom predkovia Homo sapiens-hominidov vznikali, vyvíjali sa, ustupovali jeden druhému. Vyvinuli sa a žili vo všeobecnom prúde života, boli jeho účastníkmi a vlastnili celý rad potrieb a inštinktov, ktoré sú pre život a evolúciu absolútne nevyhnutné. To všetko spôsobilo, že tok života bol na jednej strane integrálny, ľahko zraniteľný v samostatných väzbách a na druhej strane dobre chránený a chránený systémom.

Prešli tisícročia, vznikli a zanikli veľké civilizácie vytvorené človekom. Všetka nádhera modernej civilizácie - množstvo a rozmanitosť tovaru, doprava, vesmírne lety, príležitosť pre veľké množstvo ľudí zapojiť sa do

Ešte v minulom storočí známy geograf, klimatológ, geofyzik profesor A. I. Voikov, zakladateľ prvého geofyzikálneho observatória v Rusku, sformuloval známy zákon: na severe teplo – na juhu sucho. Tento zákon, ktorý sa teraz nazýva Voikovov zákon, zhŕňa mnohoročné pozorovania. Kedykoľvek sa počas cyklickej zmeny priemerných teplôt na Severe začne otepľovať, pribúda suchých rokov v Zavolžskom regióne, Kazachstane a ďalších regiónoch juhovýchodnej Eurázie. Na zmeny množstva zrážok je citlivá najmä vegetácia púští a polopúští.

Človek hľadá spôsoby, ako obmedziť svoj škodlivý vplyv na prírodu, pretože si uvedomil svoju závislosť od stavu biosféry. Ľudia si uvedomili, že ich činnosť sa musí radikálne zmeniť a prispôsobiť sa prírodným zákonom biosféry, v rámci ktorej môže prebiehať všetka životná činnosť.

Záver

Naša planéta je jedinečná, pretože má život. Život preniká nielen vodnými a vzdušnými živlami, ale aj zemskou nebeskou klenbou. Život na Zemi predstavuje živá hmota, ktorú tvoria milióny druhov a miliardy jedincov. Živá hmota, celá biologická diverzita Zeme je chránená pred kozmickým žiarením geomagnetickým poľom a ozónovou clonou. Všetky formy a prejavy života neexistujú samy o sebe, sú prepojené zložitými vzťahmi do jediného komplexu života-globálny ekosystém (biosféra). Tieto vzťahy a spojenia vo voľnej prírode sú úžasné! Každá skupina príbuzných druhov, ktoré tvoria kráľovstvo, zohráva špecifickú úlohu v kolobehu látok: tvorba, premena, ničenie organických látok.

Hlavným zdrojom energie v biosfére je Slnko. Biogénny cyklus látok neumožňuje prerušenie života na planéte Zem. Živé bytosti biosféry pretvárali chemické zloženie vzduchu, vody, pôdy, určovali ich moderné zloženie, ovplyvňovali tvorbu minerálov a hornín a reliéf Zeme. Biosféra je životným prostredím a výsledkom životnej činnosti.

Jednou z hlavných úloh 21. storočia, ku ktorej by mala výraznou mierou prispieť ekológia, je dosiahnutie harmónie medzi človekom a prírodou.

Pridať do záložiek:

Biosféra je globálny ekosystém. Ako už bolo uvedené, biosféra sa delí na geobiosféru, hydrobiosféru a aerobiosféru. Geobiosféra má členenie v súlade s hlavnými environmentálnymi faktormi: terra - biosféra a litobiosféra - v rámci geobiosféry, marinobiosféra (oceán-nobiosféra) a aqua - biosféra - ako súčasť hydrobiosféry. Tieto útvary sa nazývajú subsféry. Hlavným environmentálnym faktorom pri ich tvorbe je fyzická fázaživotné prostredie: vzduch-voda v aerobiosfére, voda (sladká voda a slaná voda) v hydrobiosfére, pevná látka-vzduch v terrabiosfére a pevná látka-voda v litobiosfére.

Všetky zase spadajú do vrstiev: aerobiosféra do tropobiosféry a altobiosféry; hydrobiosféra – do fotosféry, disfotosféry a afotosféry.

Štruktúrotvorné faktory tu okrem fyzikálneho prostredia, energie (svetla a tepla), špeciálnych podmienok pre vznik a vývoj života - evolučné smery prenikania bioty na pevninu, do jej hĺbok, do priestorov nad Zem, oceánska priepasť, sú nepochybne iné. Spolu s apobiosférou, parabiosférou a ďalšími sub- a nadbiosférickými vrstvami tvoria takzvaný „vrstvový koláč života“ a geosféru (ekosféru) jeho existencie v rámci hraníc megabiosféry.

Vertikálny rozsah biosféry a pomer plôch, ktoré zaberá hlavná štruktúrne jednotky(podľa F. Ramada, 1981)

Uvedené formácie v systémovom zmysle sú veľké funkčné časti skutočne všeobecných zemských alebo subplanetárnych rozmerov. Všeobecná hierarchia subsystémov biosféry je znázornená na obr.

Hierarchia ekosystémov biosféry (podľa N. F. Reimers, 1994

Vedci veria; že v biosfére existuje osem až deväť úrovní relatívne nezávislých kolobehov látok v rámci prepojení siedmich hlavných materiálovo-energetických ekologických zložiek a ôsmej - informačnej.

Ekologické komponenty (podľa N. F. Reimers, 1994)

Globálne, regionálne a miestne cirkulácie látky nie sú uzavreté a čiastočne sa „pretínajú“ v rámci hierarchie ekosystémov. Táto materiálno-energetická a čiastočne informačná „súdržnosť“ zabezpečuje integritu ekologických supersystémov až po biosféru ako celok.

Všeobecné vzorce organizácie biosféry.

Biosféra je tvorená vo väčšej miere nie vonkajšie faktory, ale vnútorné vzorce. Najdôležitejšou vlastnosťou biosféry je interakcia živých a neživých vecí, ktorá sa odráža v zákone biogénnej migrácie atómov od V. I. Vernadského a zaoberali sme sa ňou v časti 12.6.

Zákon biogénnej migrácie atómov umožňuje ľudstvu vedome riadiť biogeochemické procesy ako na Zemi ako celku, tak aj v jej regiónoch.

Množstvo živej hmoty v biosfére, ako je známe, nepodlieha viditeľným zmenám. Tento vzorec sformuloval vo forme zákona stálosti množstva živej hmoty V. I. Vernadskij: množstvo živej hmoty biosféry pre danú geologické obdobie je konštanta. V praxi je tento zákon kvantitatívnym dôsledkom zákona vnútornej dynamickej rovnováhy pre globálny ekosystém – biosféru. Keďže živá hmota je v súlade so zákonom o biogénnej migrácii atómov sprostredkovateľom energie medzi Slnkom a Zemou, musí byť buď jej množstvo konštantné, alebo sa musia meniť jej energetické charakteristiky. Zákon fyzikálnej a chemickej jednoty živej hmoty (všetka živá hmota Zeme je fyzikálne a chemicky jedno) vylučuje významné zmeny v tejto vlastnosti. Preto je kvantitatívna stabilita pre živú hmotu planéty nevyhnutná. Je plne charakteristická počtom druhov.

Živá hmota ako akumulátor slnečnej energie musí súčasne reagovať tak na vonkajšie (kozmické) vplyvy, ako aj na vnútorné zmeny. Zníženie alebo zvýšenie množstva živej hmoty na jednom mieste biosféry by malo viesť k presne opačnému procesu na inom mieste, pretože uvoľnené biogény môžu byť asimilované zvyškom živej hmoty alebo bude pozorovaný ich nedostatok. Tu treba brať do úvahy rýchlosť procesu, v prípade antropogénnej zmeny, oveľa nižšiu ako priame porušenie príroda človekom.

Okrem stálosti a stálosti množstva živej hmoty, ktorá sa odráža v zákone fyzikálno-chemickej jednoty živej hmoty, dochádza v živej prírode k neustálemu zachovávaniu informačnej a somatickej štruktúry, napriek tomu, že sa trochu mení. s priebehom evolúcie. Táto nehnuteľnosť si všimol Yu.Goldsmith (1981) a nazval ho zákon zachovania štruktúry biosféry – informačný a somatický, alebo prvý zákon ekodynamiky. . Aby sa zachovala štruktúra biosféry, živé organizmy sa snažia dosiahnuť stav zrelosti alebo ekologickej rovnováhy. Zákon snahy o vyvrcholenie je druhý zákon ekodynamiky od J. Goldsmitha, platí pre biosféru a ďalšie úrovne ekologických systémov, aj keď existuje špecifikum - biosféra je uzavretejší systém ako jej pododdelenia. Jednota živej hmoty biosféry a homológia štruktúry jej subsystémov vedú k tomu, že živé prvky rôzneho geologického veku a počiatočného geografického pôvodu, ktoré sa na nej vyvinuli, sú zložito prepletené. Prelínanie časopriestorových prvkov genézy na všetkých ekologických úrovniach biosféry odráža pravidlo či princíp heterogenézy živej hmoty. Toto pridávanie nie je chaotické, ale podlieha princípom ekologickej komplementarity (komplementárnosti), ekologickej zhody (kongruencia) a iným zákonom. V rámci ekodynamiky Y. Goldsmitha ide o jej tretí zákon - princíp ekologického poriadku, alebo ekologického mutualizmu, označujúci globálnu vlastnosť v dôsledku vplyvu celku na jeho časti, spätný vplyv diferencovaných častí na vývoj tzv. celku atď., čo celkovo vedie k zachovaniu stability biosféry ako celku.

Vzájomná pomoc v rámci ekologického poriadku, čiže systémového vzájomnosti, je potvrdená zákonom usporiadanosti vyplnenia priestoru a časopriestorovej istoty: vyplnenie priestoru v rámci prírodného systému v dôsledku interakcie medzi jeho subsystémami je usporiadané tak, spôsob, ktorý umožňuje realizovať homeostatické vlastnosti systému s minimálnymi rozpormi medzi časťami v ňom. Z tohto zákona vyplýva nemožnosť dlhodobej existencie havárií „nepotrebných“ pre prírodu, vrátane tých, ktoré sú jej cudzie. Medzi pravidlá vzájomného usporiadania systému v biosfére patrí aj princíp komplementarity systémov, ktorý hovorí, že subsystémy jedného prírodného systému vo svojom vývoji poskytujú predpoklad pre úspešný rozvoj a samoreguláciu ďalších subsystémov zaradených do toho istého systému.

Štvrtý zákon ekodynamiky od Yu.Goldsmitha zahŕňa zákon sebakontroly a sebaregulácie živých vecí: živé systémy a systémy pod kontrolou živých vecí sú schopné sebakontroly a sebaregulácie v procese prispôsobovania sa zmeny v životnom prostredí. V biosfére dochádza k sebakontrole a sebaregulácii v priebehu kaskádových a reťazových procesov všeobecnej interakcie - v priebehu boja o existenciu prirodzeného výberu (v najširšom zmysle tohto pojmu), adaptácie systémov a subsystémy, široká koevolúcia atď. Všetky tieto procesy zároveň vedú k pozitívnym výsledkom „z pohľadu prírody“ – k zachovaniu a rozvoju ekosystémov biosféry a jej celku.

Spojením medzi štrukturálnymi a evolučnými zovšeobecneniami je pravidlo automatickej údržby globálne prostredie biotop: živá hmota v priebehu samoregulácie a interakcie s abiotické faktory autodynamicky udržiava životné prostredie vhodné pre svoj rozvoj. Tento proces obmedzená zmenami, kozmickým a globálnym ekosférickým rozsahom a vyskytuje sa vo všetkých ekosystémoch a biosystémoch planéty, ako kaskáda samoregulácie, dosahujúca globálne rozmery. Pravidlo automatickej údržby globálneho biotopu vyplýva z biogeochemických princípov V. I. Vernadského, pravidiel pre zachovanie biotopu druhu, relatívnej vnútornej konzistencie a slúži ako konštanta pre prítomnosť konzervatívnych mechanizmov v biosfére a zároveň potvrdzuje pravidlo systémovo-dynamickej komplementarity.

O kozmickom vplyve na biosféru svedčí zákon lomu kozmických vplyvov: kozmické faktory, ovplyvňujúce biosféru a najmä jej členenie, podliehajú zmenám ekosféry planéty, a preto môžu byť z hľadiska sily a času prejavy oslabené, resp. posunuté alebo dokonca úplne stratia účinok. Zovšeobecnenie je tu dôležité vzhľadom na to, že často dochádza k prúdu synchrónnych účinkov slnečnej aktivity a iných priestorové faktory na ekosystémy Zeme a organizmy, ktoré ju obývajú.

Treba si uvedomiť, že mnohé procesy na Zemi a v jej biosfére, hoci sú ovplyvnené vesmírom, a cykly slnečnej aktivity sa predpokladajú s intervalom 1850, 600 400, 178, 169,88,83,33,22,16 , 11,5 (11,1 ), 6,5 a 4,3 roka, samotná biosféra a jej pododdelenia nemusia vo všetkých prípadoch nutne reagovať rovnakou cyklickosťou. Kozmické vplyvy systému biosféry môžu úplne alebo čiastočne blokovať

Spôsoby kozmického vplyvu na biosféru

Ak si všimnete chybu, vyberte požadovaný text a stlačte Ctrl+Enter, aby ste to oznámili redaktorom

Biosféra je obývaná časť geologického obalu Zeme.

Biosféra- ide o časť geologického obalu Zeme, ktorej vlastnosti určuje činnosť živých organizmov.

Druhá definícia pokrýva širšiu oblasť: koniec koncov, atmosférický kyslík vytvorený ako výsledok fotosyntézy je distribuovaný v celej atmosfére a je prítomný tam, kde nie sú žiadne živé organizmy. Biosféra v prvom zmysle pozostáva z litosféra, hydrosféra a spodná atmosféra – troposféra. Hranice biosféry sú ohraničené ozónovou clonou, ktorá sa nachádza vo výške 20 km, a spodnou hranicou, ktorá sa nachádza v hĺbke asi 4 km.

Biosféra - globálny ekosystém, obal Zeme obývaný živými organizmami, ktorý vznikol objavením sa živých bytostí v dôsledku evolučný vývoj planét. Zahŕňa hornú časť litosféry, celú hydrosféru, troposféru a spodnú časť stratosféry. Doktrínu biosféry vytvoril akademik IN AND. Vernadsky ( 1926).

Atmosféra - plynný obal Zeme a niektorých ďalších planét, Slnka a hviezd. Zemská atmosféra má dĺžku až 100 km a skladá sa z troposféry, stratosféry a ionosféry. Na spodnej hranici stratosféry vo výške 15-35 km sa voľný kyslík mení na ozón (02 -> 03), ktorý tvorí ochrannú clonu Zeme.

Hydrosféra - vodná škrupina Zem sa nachádza medzi litosférou a atmosférou. Zaberá 70,8% povrchu Zeme a zahŕňa oceány, moria, rieky, jazerá.

Litosféra - vonkajší pevný obal Zeme, zemská kôra, pozostávajúca z usadených a vyvrelých hornín. Na jej povrchu vzniká pôda – zvláštne prírodné teleso, ktoré vzniklo pri interakcii hornín, vody, vzduchu a živých organizmov. Litosféra je najviac nasýtená časť biosféry živou hmotou.

humus (humus) - organická hmota pôdy, ktorá vzniká v dôsledku rozkladu rastlinných a živočíšnych zvyškov rozkladnými organizmami. Množstvo humusu je indikátorom úrodnosti pôdy. Hrúbka humusového horizontu v podzolických pôdach je 5-10 cm, v černozemných pôdach je 1-1,5 m s obsahom humusu do 30 %.

Rekultivácia pôdy - zlepšenie vlastností pôdy za účelom zvýšenia jej úrodnosti. Existujú také druhy meliorácií, ako hydrotechnické - odvodnenie, zavlažovanie, premývanie soľných pôd; chemické - vápnenie, omietanie, oxidácia; fyzické - brúsenie, hlinenie; agrolesníctvo - výsadba lesných pásov a pod.

Krajina - Celkový pohľad na oblasť. Krajiny sú prírodné (jazerné, horské, lesné) a vytvorené človekom (polia, záhrady, parky, nádrže, továrne, mestá). V umelej krajine majú terénne úpravy veľký význam, pretože ovplyvňujú zloženie vzduchu, vody a hladinu hluku. Veľký význam má zachovanie prírodnej krajiny pri rozvoji miest, ťažba stavebného materiálu (kamienky, drvený kameň, piesok), najmä na brehoch riek a morí.

Prírodné zdroje - minerály, zdroje energie, pôda, vodné cesty a nádrže, minerály, lesy, divoké rastliny, zvieracieho sveta pôdne a vodné plochy, genofond pestované rastliny a domáce zvieratá, malebná krajina, wellness zóny atď.:

Vyčerpateľné zdroje :

neobnoviteľné - ropa, uhlie, iné nerasty;

obnoviteľné - pôda, vegetácia, zver, sedimentárne horniny (soli), ktorých miera spotreby musí zodpovedať rýchlosti ich obnovy, inak zaniknú.

Nevyčerpateľné - sú to vesmírne, klimatické a vodné zdroje (tie však vo veľkej miere závisia aj od stavu atmosféry, hydrosféry a biosféry ako celku).

Učenie V.I. Vernadského o biosfére a noosfére je zovšeobecnením prírodovedných poznatkov, ktoré zvažujú zložky biosféry, jej hranice, funkcie živej hmoty a vývoj biosféry. Akademik V.I. Vernadskij ako prvý ukázal obrovskú biogeochemickú úlohu rastlín, živočíchov a mikroorganizmov pri tvorbe biosféry. V štruktúre biosféry vyzdvihol nasledovné Komponenty :

živá hmota (celkový počet živých organizmov na planéte); vo všetkých geologických epochách živá hmota, premieňajúca a akumulujúca slnečnú energiu, ovplyvňovala chemické zloženie zemskej kôry, bola mocnou geochemickou silou, ktorá formovala tvár Zeme;

inertná (neživá) hmota (atmosféra, hydro-, litosféra a ich zložky - plyny, častice a vodná para vyžarovaná sopkami, gejzíry);

neživá biogénna látka , vytvorené v procese životnej činnosti organizmov moderných a minulých geologických období (fosílne pozostatky organizmov, ropa, uhlie, atmosférické plyny, jazerný kal - sapropel, sedimentárne horniny, napríklad vápenec);

bio-inertná látka - výsledok životnej činnosti organizmov a nebiologických procesov (pôda, voda obývaných nádrží, ílové minerály).

Biosféra má isté hranice, ktoré sa zhodujú s hranicami rozmiestnenia živých organizmov v obaloch Zeme, ktoré je determinované prítomnosťou podmienok pre existenciu života (priaznivá teplota, úroveň žiarenia, dostatočné množstvo vody, minerálov, kyslíka, oxidu uhličitého). ). Horná hranica biosféry nachádza sa vo výške 15-20 km od zemského povrchu, prechádza v stratosfére a je determinovaný ozónovou clonou, ktorá oneskoruje škodlivé pre život ultrafialové lúče slnečné svetlo. Väčšina živých organizmov sa nachádza v spodnej vzdušnej škrupine - troposfére. Najviac obývané najnižšia časť troposféry (50-70 m). Dolná hranica života prechádza litosférou v hĺbke 3,5-7,5 km. Život sa sústreďuje najmä v hornej časti litosféry – v pôde a na jej povrchu.

AT rôzne časti biosféra, hustota života nie je rovnaká. Najväčší počet organizmov sa nachádza v blízkosti povrchu litosféry a hydrosféry. Obsah biomasy sa tiež líši podľa zóny. Tropické lesy majú maximálnu hustotu, arktický ľad, vysokohorské oblasti a púšte majú zanedbateľnú hustotu.

Produktivita biosféry - celkový prírastok biomasy Zeme za 1 rok. Výročný prvovýroba rastlín je 170 109 ton (suchá hmotnosť) a obsahuje asi 300-500 1021 J energie. Najväčšiu časť tejto produkcie tvoria rastlinné spoločenstvá na pevnine - 117 109. Živočíšne produkty (sekundárne) sú 3934106 ton, z toho asi 909106 ton na pevnine a 3025106 ton vo Svetovom oceáne.

Biomasa Zeme - súhrn všetkých živých organizmov (živej hmoty) planéty. Vyjadrené v jednotkách hmotnosti alebo energie na jednotku plochy alebo objemu. Biomasa Zeme dosahuje približne 2 423 1012 ton, z čoho 97 % tvorí biomasa zelených rastlín a 3 % biomasa živočíchov a mikroorganizmov. Biomasa je 0,01% hmotnosti zemegule.

Biomasa oceánov - súhrn všetkých živých organizmov obývajúcich hydrosféru (2/3 povrchu Zeme). Ich biomasa je 1000-krát menšia ako biomasa obyvateľov pôdy a je 3,9? 109 ton, pretože využitie slnečnej energie vo vode dosahuje 0,04% a na súši - 0,1-2,0%.

Živá hmota biosféry - súhrn živých organizmov (biomasa) Zeme - je otvorený systém, ktorý je charakterizovaný rastom, rozmnožovaním, distribúciou, látkovou premenou a energiou s vonkajším prostredím, akumuláciou energie a jej prenosom v potravinových reťazcoch. Živá hmota v biosfére plní rôzne biogeochemické funkcie, čím zabezpečuje obeh látok a premenu energie a v dôsledku toho celistvosť, stálosť biosféry, jej udržateľnú existenciu. Najdôležitejšie funkcie :

energie- akumulácia a premena slnečnej energie rastlinami pri fotosyntéze (chemoautotrofné baktérie premieňajú energiu chemických väzieb) a jej prenos cez potravinové reťazce: od výrobcov k spotrebiteľom a ďalej k rozkladačom. Energia sa zároveň postupne rozptýli, ale jej časť spolu so zvyškami organizmov prechádza do fosílneho stavu, „konzervuje“ sa v zemskej kôre, tvoria zásoby ropy, uhlia atď.

Plyn- neustála výmena plynov s okolím pri dýchaní a fotosyntéze (zelené rastliny absorbujú oxid uhličitý a pri fotosyntéze uvoľňujú kyslík do atmosféry, zatiaľ čo väčšina živých organizmov (vrátane rastlín) využíva kyslík pri dýchaní, pričom oxid uhličitý uvoľňuje do atmosféry plynu). Účasťou na metabolických procesoch teda živá hmota udržiava plynné zloženie atmosféry na určitej úrovni.

redox- metabolizmus a energia, fotosyntéza (mikroorganizmy v procese života okysličujú alebo redukujú rôzne zlúčeniny, pričom dostávajú energiu pre životné procesy, podieľajú sa na tvorbe minerálov, napr. aktivita železných baktérií pri oxidácii železa viedla k vzniku sedimentárnych hornín - železných rúd; sírne baktérie, redukujúce sírany, tvorené usadeniny síry).

koncentrácie funkcia - biogénna migrácia atómov, ktoré sa sústreďujú v živých organizmoch a po ich smrti prechádzajú do neživej prírody (schopnosť živých organizmov akumulovať rôzne chemické prvky, napr. ostrice a prasličky obsahujú veľa kremíka, morské riasy a šťaveľ - jód a vápnik, v kostrách stavovcov zvieratá obsahujú veľké množstvo fosforu, vápnika, horčíka). Realizácia tejto funkcie prispela k vzniku ložísk vápenca, kriedy, rašeliny, uhlia, ropy.

Evolúcia biosféry . IN AND. Vernadsky vo svojich dielach zdôraznil, že história vzniku a vývoja biosféry je históriou vzniku života na Zemi. Vývoj biosféry ide súčasne s evolúciou organický svet- mení sa zloženie jeho zložiek, rozširujú sa hranice atď Vedec na začiatku 20. stor. poukázal na zvyšujúci sa vplyv človeka na priebeh evolúcie biosféry, predpovedal mnohé trendy v vplyve človeka na prírodu a zaviedol koncept noosféry ako „inteligentného obalu“ Zeme.

Pre prechod biosféry do noosféry je potrebné osvojiť si zákonitosti štruktúry a vývoja biosféry a rozvíjať nové princípy morálky a ľudského správania, aby sa zachoval stabilný a progresívny vývoj našej planéty.

Globálne zmeny v biosfére. Ochrana flóry a fauny

Antropogénny vplyv na biosféru . Človek odjakživa využíval životné prostredie ako zdroj zdrojov, no od konca minulého storočia sú zmeny v biosfére ovplyvnené tzv. ekonomická aktivita predstavujú hrozbu pre existenciu biosféry a človeka samotného. Účinky antropogénne aktivity sa prejavujú vyčerpávaním prírodných zdrojov, znečisťovaním biosféry priemyselným odpadom, klimatickými zmenami a štruktúrou zemského povrchu, narúšaním prirodzených biogeochemických cyklov, ničením prírodných ekosystémov.

znečistenie - prítomnosť v prostredí škodlivé látky ktoré narúšajú fungovanie ekologických systémov alebo ich jednotlivých prvkov a znižujú kvalitu životného prostredia. Vplyv znečisťujúcich látok na životné prostredie na úrovni organizmu vedie k narušeniu niektorých fyziologických funkcií organizmov, zmenám v ich správaní, zníženiu rastu a vývoja, odolnosti voči iným nepriaznivým faktorom. vonkajšie prostredie. Na úrovni populácie môže znečistenie spôsobiť zmeny v ich početnosti a biomase, úrodnosti, úmrtnosti, štruktúre, ročných migračných cykloch a mnohé ďalšie. funkčné vlastnosti. Na biocenotickej úrovni znečistenie ovplyvňuje štruktúru a funkcie spoločenstiev a dochádza k degradácii ekosystémov.

Rozlišovať prírodné a antropogénne znečistenie. Prirodzené k znečisteniu dochádza v dôsledku prirodzených príčin – sopečných erupcií, zemetrasení, katastrofálnych záplav a požiarov. Antropogénne znečistenie je výsledkom ľudskej činnosti.

znečisťujúce látky, ktoré vznikajú v dôsledku ľudskej činnosti a ich vplyv na životné prostredie je veľmi rôznorodý. Sú to zlúčeniny uhlíka, síry, dusíka, ťažké kovy, rôzne organické látky, umelo vytvorené materiály, rádioaktívne prvky atď. Každá znečisťujúca látka má určitý negatívny vplyv na prírodu. Legislatíva stanovuje pre každú znečisťujúcu látku maximálne povolené vybitie (MPD) a maximálna povolená koncentrácia (MAC) v prírodnom prostredí. Maximálne povolené vybitie (MPD) - množstvo znečisťujúcej látky emitovanej jednotlivými zdrojmi za jednotku času, ktorej prebytok vedie k nepriaznivým vplyvom na životné prostredie alebo je nebezpečný pre ľudské zdravie. Maximálna povolená koncentrácia (MAC) - množstvo škodlivej látky v životnom prostredí, ktoré trvalým alebo dočasným kontaktom s ním nepriaznivo neovplyvňuje zdravie človeka alebo jeho potomstva. Pri stanovení MPC sa berie do úvahy nielen miera vplyvu škodlivín na zdravie človeka, ale aj vplyv na živočíchy, rastliny, huby, mikroorganizmy, prirodzené spoločenstvo všeobecne.

Okrem znečistenia životného prostredia sa antropogénny vplyv vyjadruje v vyčerpanie prírodných zdrojov biosféry . Obrovský rozsah využívania prírodných zdrojov viedol k výraznej zmene krajiny v mnohých regiónoch. Do určitej úrovne je biosféra schopná samoregulácie, čo umožňuje minimalizáciu Negatívne dôsledkyľudská aktivita. Ale existuje hranica, kedy biosféra už nie je schopná udržať rovnováhu. Dochádza ku kvalitatívnej a kvantitatívnej reštrukturalizácii celej biosféry planéty, dochádza k nezvratným procesom, ktoré vedú k ekologickým katastrofám.

Znečistenie vzduchu. Moderné plynové zloženie atmosféry je výsledkom dlhého historický vývoj zemeguľa - plynná zmes dusíka (78,09%) a kyslíka (20,95%), ako aj argón (0,93%), oxid uhličitý (0,03%), inertné plyny (neón, hélium, kryptón, xenón), čpavok, metán , ozón, oxid siričitý a iné plyny. Emisie priemyselných plynov do ovzdušia vrátane zlúčenín, ako je oxid uhoľnatý CO ( oxid uhoľnatý), oxidy dusíka, síry, amoniaku a iných znečisťujúcich látok, vedie k inhibícii vitálnej aktivity rastlín a zvierat, porušovaniu metabolické procesy otravy a smrti živých organizmov.

Zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére sprevádzané zvýšením množstva aerosólu (jemné častice prachu, sadzí, suspenzie roztokov niektorých chemické zlúčeniny) a nadmerná absorpcia vzduchu tepelné žiarenie Zem, vedie k "skleníkový efekt» - zvýšenie priemernej teploty atmosféry planéty o niekoľko stupňov. Určitú úlohu pri vytváraní „skleníkového efektu“ zohráva teplo uvoľňované z tepelných elektrární a jadrových elektrární. Otepľovanie klímy môže viesť k intenzívnemu topeniu ľadovcov v polárnych oblastiach, zvýšeniu hladiny Svetového oceánu, zmene jeho slanosti, teploty a zaplaveniu pobrežných nížin.

kyslý dážď, spôsobené najmä oxidom siričitým a oxidmi dusíka, spôsobujú veľké škody na lesných biocenózach. Zistilo sa, že ihličnany trpia kyslými dažďami vo väčšej miere ako širokolisté. Len na území našej krajiny dosiahla celková plocha lesov zasiahnutých priemyselnými emisiami 1 milión hektárov.

Poškodzovanie ozónovej vrstvy atmosféra, čo je ochranná clona pred ultrafialovým žiarením, ktoré je škodlivé pre živé organizmy, sa vyskytuje nad pólmi planéty – Antarktídou a Arktídou, kde sa vyskytuje tzv. ozónové diery. Hlavným dôvodom poškodzovania ozónovej vrstvy je používanie chlórfluórovaných uhľovodíkov (freónov), ktoré sa široko používajú vo výrobe a každodennom živote ako chladivá, penidlá, rozpúšťadlá a aerosóly.

Znečistenie prírodných vôd - zníženie ich biosférických funkcií a ekonomický význam v dôsledku vstupu škodlivých látok do nich (ropa a ropné produkty, domáce (kanalizačné) a priemyselné odpadových vôd obsahujúce olovo, ortuť, arzén, ktoré majú silný toxický účinok, syntetické látky používané v priemysle, doprave, domácnostiach, poľnohospodárske odpadové vody obsahujúce značné množstvo zvyškov hnojív (dusík, fosfor, draslík) aplikovaných na polia, pesticídy atď.) Ropa sa môže dostať do vody v dôsledku svojich prirodzených odtokov v oblastiach výskytu. Ale hlavné zdroje znečistenia sú spojené s ľudskou činnosťou: produkcia ropy, preprava, spracovanie a používanie ropy ako paliva a priemyselných surovín. Olej na vode vytvára tenký film, ktorý zabraňuje výmene plynov medzi vodou a vzduchom. Ropa sa usádza na dne a dostáva sa do sedimentov dna, kde narúša prirodzené procesyživot živočíchov a mikroorganizmov na dne.

Zásoby vody sú tiež vyčerpané v dôsledku nadmerného príjmu vody z riek na zavlažovanie. Jedným z typov znečistenia vody je tepelné znečistenie. elektrárne, priemyselné podnikyČasto vypúšťajú ohriatu vodu do nádrže, čo vedie k zvýšeniu teploty vody v nej a rýchlej reprodukcii patogénov a vírusov. Keď sa dostanú do pitnej vody, môžu spôsobiť prepuknutie rôznych chorôb.

Znečistenie pôdy . V dôsledku rozvoja hospodárskej činnosti človeka dochádza k znečisťovaniu, zmenám v zložení pôdy až k jej ničeniu. Pri banských a priemyselných prácach, výstavbe podnikov a miest sa ničia obrovské plochy úrodnej pôdy. Ničením lesov a prirodzenej trávnatej plochy, opakovanou orbou pôdy bez dodržiavania pravidiel agrotechniky dochádza k erózii pôdy – ničeniu a odplavovaniu úrodnej vrstvy vodou a vetrom. Hlavnými znečisťujúcimi látkami v pôde sú kovy (ortuť, olovo) a ich zlúčeniny, rádioaktívne prvky, ako aj hnojivá a pesticídy - perzistentné Organické zlúčeniny používané v poľnohospodárstve. Akumulujú sa v pôde, vode, spodných sedimentoch vodných plôch a sú zaradené do ekologických potravinové reťazce, prechádzajú z pôdy a vody do rastlín, potom do zvierat a nakoniec vstupujú do ľudského tela s jedlom.

Radiačné znečistenie sa výrazne líšia od ostatných. Rádioaktívne nuklidy sú jadrá nestabilných chemických prvkov, ktoré vyžarujú nabité častice a krátkovlnné elektromagnetické žiarenie. Práve tieto častice a žiarenia, keď sa dostanú do ľudského tela, ničia bunky, čo vedie k chorobe z ožiarenia.

Všade v biosfére sú prirodzené zdroje rádioaktivity a človek, ako všetky živé organizmy, bol vždy vystavený prirodzenému žiareniu. K vonkajšiemu ožiareniu dochádza v dôsledku žiarenia kozmického pôvodu a rádioaktívnych nuklidov v prostredí. Vnútornú expozíciu vytvárajú rádioaktívne prvky, ktoré vstupujú do ľudského tela so vzduchom, vodou a potravinami. V súčasnosti sú rádioaktívne prvky široko používané v rôznych oblastiach. Nedbalosť pri skladovaní a preprave týchto prvkov vedie k vážnej rádioaktívnej kontaminácii. rádioaktívnej kontaminácii biosféra je spojená napríklad s testovaním atómových zbraní, haváriami v jadrových elektrárňach. Skladovanie a skladovanie rádioaktívneho odpadu predstavuje veľké nebezpečenstvo pre životné prostredie. vojenský priemysel a jadrové elektrárne.

Hromadné ničenie lesov má za následok smrť najbohatšej flóry a fauny.

Touto cestou , v dôsledku nárastu rozsahu antropogénneho vplyvu (ľudskej ekonomickej aktivity), najmä v posledné storočie, je narušená rovnováha v biosfére, čo môže viesť k nezvratným procesom a vyvolať otázku možnosti života na planéte. Je to dané rozvojom priemyslu, energetiky, dopravy, poľnohospodárstva a iných ľudských aktivít bez zohľadnenia možností biosféry Zeme. Pred ľudstvom sa už objavili vážne environmentálne problémy, ktoré si vyžadujú okamžité riešenia.

Environmentálna predpoveď - predpoveď správania prírodné systémy determinované prírodnými procesmi a vplyvom človeka na ne. Predpovede sú globálne (planetárne) a lokálne (pre malú oblasť), na blízku budúcnosť a na 100-120 rokov dopredu. Berúc do úvahy prognózované údaje, prijímajú sa opatrenia na ochranu vodných plôch, pôdy, vegetácie, voľne žijúcich živočíchov pred znečistením, ničením a na zachovanie druhového zloženia.

Ochrana prírodného prostredia pred znečistením - systém opatrení zameraných na odstránenie negatívny vplyv osobu, ktorá je vyjadrená v emisiách jedovaté plyny, znečistenie vôd, používanie herbicídov, pesticídov, horľavých materiálov, rádioaktívne látky, intenzívny hluk, jadrové suroviny.

ochrana životného prostredia - ochrana životného prostredia, v ktorom ľudstvo žije, a prírodné predmety toto prostredie. Existuje medzinárodný program vytvorený v roku 1973 Organizáciou Spojených národov (UNEP), ktorý sa venuje tejto problematike akútne problémy stav technikyživotné prostredie: boj proti dezertifikácii, ochrana oceánov, pôdny kryt, dážď dažďový prales, zdroje sladkej vody atď. Environmentálne opatrenia na zachovanie druhovej skladby planéty sú spojené s vytvorením Červenej knihy a chránených prírodných oblastí.

Červená kniha - zoznam ohrozených, vzácnych a ohrozených druhov rastlín a živočíchov.

Čierna listina - medzinárodný zoznam vyhynutých druhov zvierat a rastlín, z ktorého zostali len vypchaté zvieratá, kostry a mŕtvoly, kresby, herbáre, ktoré sú v múzeách.

Teraz na Zemi je miera vymierania druhov niekoľko tisíckrát vyššia, ako by existovala v nedotknutej prírode.

rezervy - plochy pôdy alebo vody, úplne vylúčené zo všetkých druhov hospodárskeho využívania, kde je prírodná krajina zachovaná v nenarušenom stave.

Rezervy - oblasti pôdy alebo vody, kde je dočasne zakázané využívanie určitých druhov prírodných zdrojov. Platnosť rezerv - 5-10 rokov.

národné parky - územia vylúčené z hospodárskeho využívania s cieľom zachovať prírodné komplexy majúci špeciálny ekologický, historický, estetická hodnota a využíva sa aj na rekreačné a kultúrne účely.

Tematické úlohy

A1. Hlavné črty biosféry:

1) prítomnosť živých organizmov v ňom

2) prítomnosť neživých zložiek spracovaných živými organizmami

3) obeh látok riadený živými organizmami

4) viazanie slnečnej energie živými organizmami

A2. V procese obehu sa vytvorili ložiská ropy, uhlia, rašeliny:

1) kyslík

2) uhlík

4) vodík

A3. Nájdite nesprávne tvrdenie. Nenahraditeľné prírodné zdroje vznikajúce počas kolobehu uhlíka v biosfére:

2) horľavý plyn

3) čierne uhlie

4) rašelina a drevo

A4. V cykle sa zúčastňujú baktérie, ktoré rozkladajú močovinu na amónne a oxid uhličitý ióny

1) kyslík a vodík

2) dusík a uhlík

3) fosfor a síra

4) kyslík a uhlík

A5. Kolobeh hmoty je založený na procesoch ako napr

1) rozšírenie druhov

3) fotosyntéza a dýchanie

2) mutácie

4) prirodzený výber

A6. Do cyklu sú zahrnuté uzlové baktérie

3) uhlík

4) kyslík

A7. solárna energia chytený

1) výrobcovia

2) spotrebitelia prvého rádu

3) spotrebitelia druhého rádu

4) rozkladače

A8. Posilnenie skleníkového efektu podľa vedcov najviac uľahčuje:

1) oxid uhličitý

3) oxid dusičitý

A9. Ozón, ktorý tvorí ozónový štít, sa tvorí v:

1) hydrosféra

2) atmosféra

3) v zemskej kôre

4) v plášti Zeme

A10. Najväčší počet druhov sa nachádza v ekosystémoch:

1) stále zelené lesy mierneho pásma

2) tropické dažďové pralesy

3) listnaté lesy mierneho pásma

A11. Najnebezpečnejšou príčinou vyčerpania biodiverzity je najdôležitejším faktorom udržateľnosť biosféry je

1) priame vyhladzovanie

2) chemické znečistenie životného prostredia

3) fyzické znečistenie prostredia

4) ničenie biotopov

akýkoľvek živý systém existuje súkromný pohľad najviac komplexné systémy postavené na báze proteínových zlúčenín. Preto je veľmi populárny systematický prístup v ekológii.

V ekológii existujú dva prístupy k pochopeniu podstaty javov:

Populačný prístup – zameriava sa na populácie živých bytostí, to znamená na skupiny jedincov toho istého druhu, z ktorých veľké množstvo generácií obýva určitý priestor v obmedzených hraniciach (predpokladá sa, že populácia je hlavnou elementárna jednotkaštudované tradičnou ekológiou);

Ekosystémový prístup – vychádza z koncepcie ekosystémov- súbor organizmov a neživých zložiek vzájomne sa ovplyvňujúcich a spojených tokmi hmoty a energie.

Pojem ekosystém zaviedol anglický botanik A. Tensley v roku 1935.

Geograf a spisovateľ G.K. Efremov dal obraznú definíciu ekosystému ako „akýkoľvek prirodzená výchova– od hrbolčeka po škrupinu (geografické)“.

Ekosystémový prístup smeruje k holistickému popisu prírody, zatiaľ čo populačný prístup smeruje k pluralitnému.

Všetky ekosystémy možno rozdeliť do skupín:

1) mikroekosystémy (kaluža, hnijúci peň, rozkladajúca sa mŕtvola atď.);

2) mezoekosystémy (les, jazero, rieka, malý ostrov atď.);

3) makroekosystémy (more, oceán, kontinent, veľký ostrov atď.);

4) globálny ekosystém (biosféra).

Okrem vyššie uvedenej klasifikácie ekosystémov v ekológii sa tradične zvažuje pojem biogeocenóza, ktorý je významovo blízky pojmu ekosystém. Biogeocenóza- ide o špeciálny prípad veľkého ekosystému, ktorý spravidla pokrýva významné územie, čo naznačuje povinnú prítomnosť vegetácie ako hlavného spojenia, tj. fytocenóza, ktorá tomuto ekosystému zabezpečuje prísun primárnej energie (informácií). Vzhľadom na takúto energetickú autonómiu je biogeocenóza teoreticky nesmrteľná, na rozdiel napríklad od hnijúceho spadnutého stromu, ktorého ekosystém po vyčerpaní všetkej energie nahromadenej stromom počas života odumiera a strom sa sám premení na zložky humusu ( úrodná vrstva pôdy).

Ako súčasť každého ekosystému sa zvyčajne rozlišujú dva bloky: biocenóza a ekotop. Biocenóza pozostáva z vzájomne prepojených organizmov rôzne druhy, ktoré sú do nej zaradené nie ako jednotlivé jedince, ale ako populácie. špeciálny prípad biocenóza - spoločenstvo, môže združovať len časť druhov biocenóz (napríklad rastlinné spoločenstvo). Pod ekotop pochopiť biotop tejto biocenózy. Môže to byť územie danej biogeocenózy, vyznačujúce sa určitým zložením geologických hornín. Spadnutý strom, ktorý dáva život rôznym druhom ničiteľov (hmyz, huby, mikróby a iné organizmy, ktoré ničia organickú hmotu až do minerálneho stavu), je tiež ekotopom ekosystému, ktorý na jeho základe existuje.

Touto cestou, biogeocenóza = ekotop(hydrologické faktory (hydrotop), klimatologické faktory ((klimatotop), pôdne faktory (edaphotop)) + biocenóza(rastliny (fytocenóza), živočíchy (zoocenóza), mikroorganizmy (mikrobiocenóza)) (tento model navrhol V. N. Sukachev v roku 1942).

1.4.1. Vlastnosti ekosystému

1. Úzke prepojenie a vzájomná závislosť všetkých väzieb, biotických (živých) aj abiotických (neživých). Úpravy pripojenia vedú k návratu do pôvodného stavu alebo k smrti.

2. Silné pozitívne a negatívne ohlasy.

Príkladom pozitívnej spätnej väzby je podmáčanie územia po odlesňovaní. To vedie k zhutňovaniu pôdy, následne k hromadeniu vody a rastu rastlín hromadiacich vlhkosť, čo vedie k jej vyčerpaniu o kyslík, čo znamená spomalenie rozkladu rastlinných zvyškov, hromadenie rašeliny a ďalšie zvýšenie pri podmáčaní.

Príkladom negatívnej (stabilizačnej) spätnej väzby je vzťah medzi predátorom a korisťou, napríklad medzi rysmi a zajacmi: zvýšenie počtu zajacov prispieva k zvýšeniu počtu rysov, ale nadmerný počet rysov znižuje počet zajacov, po ktorých klesá aj počet rysov. V prirodzených podmienkach sa tento systém pomerne rýchlo stabilizuje.

3. Explicitne vyjadrený vznik.

Napríklad vzácny stromový porast ešte nepredstavuje les, pretože nevytvára špecifické prostredie: pôdne, hydrologické, meteorologické atď.

Vznik zvyšuje odolnosť ekosystému a jeho schopnosť samoregulácie. Ľudská činnosť vedie k narušeniu priamych a spätných väzieb v ekosystémoch.

Napríklad mierne znečistenie vodných útvarov organickou hmotou vedie k zintenzívneniu reprodukcie mikroorganizmov, čo vedie k samočisteniu vodného útvaru. Neprimerané znečistenie, nazývané eutrofizácia, vedie k nadmernému rozmnožovaniu organizmov, ktoré aktívne rozkladajú organickú hmotu, čo skôr či neskôr vedie k vyčerpaniu daného rezervoáru kyslíka, čo znamená k útlaku a smrti týchto organizmov, deštrukcii väzieb, zmenám v systém a jeho prechod na nový typ vzťahu., zvyčajne je to zaplavenie.

Ekosystémy zvyčajne potrebujú na zvýšenie svojej odolnosti náhodné stresy, ako sú búrky, požiare atď. ale chronický stres nízka intenzita, charakteristická pre antropogénny vplyv na prírodu, nedávajú zjavné reakcie, takže ich dôsledky je veľmi ťažké posúdiť, ale môžu byť katastrofálne pre ekosystém.

ª Otázky na samovyšetrenie

1. Aký je rozdiel medzi populačným prístupom a ekosystémovým prístupom v ekológii?

2. Ako sa delia ekosystémy? Uveďte príklad každého typu ekosystému.

3. Definujte biogeocenózu.

4. Ako sa biogeocenóza líši od ekosystému?

5. Čo je to biocenóza, ekotop? Uveďte ich základné prvky.

6. Uveďte príklad umelého ekosystému

1.4.2. Úrovne biologická organizácia

Zvyčajne sa rozlišuje 6 hlavných úrovní organizácie živej hmoty, ktoré tvoria formálnu hierarchiu: molekulárny ® bunkový ® organizmý ® populačný ® ekosystém ® biosférický, medzi týmito úrovňami nie sú jasné hranice, rovnako ako nie sú jasné hranice medzi ekosystémami rôznych hodnosti (efekt „matryoshka“ – jeden ekosystém je súčasťou druhého, väčšia veľkosť), rozdelenie rôznych ekosystémov je dosť svojvoľné.

Ekosystém je systém pozostávajúci zo živých bytostí a ich biotopov spojených do jedného funkčného celku.

Základné vlastnosti:

1) schopnosť vykonávať kolobeh látok

2) odolávať vonkajším vplyvom

3) vyrábať biologické produkty

Typy ekosystémov:

1) mikroekosystémy (kmeň stromu v štádiu rozmnožovania, akvárium, jazierko, kvapka vody atď.)

2) mezoekosystém (les, rybník, step, rieka)

3) makroekosystém (oceán, kontinent, prírodná oblasť)

4) globálny ekosystém (biosféra ako celok)

Y. Odum navrhol klasifikáciu ekosystému na základe biómov. Ide o veľké prírodné ekosystémy zodpovedajúce fyzickým a geografickým zónam. Vyznačuje sa niektorým základným typom vegetácie alebo iným charakteristickým znakom krajiny.

Typy biomov

1) suchozemské (tundra, tajga, stepi, púšte)

2) sladká voda (tečúce vody: rieky, potoky, stojaté vody: jazerá, rybníky, bažinaté vody: močiare)

3) námorné ( otvorený oceán, šelfové vody, hlboké vodné zóny)

koncepcia biogeocenóza a ekosystém blízko, ale existujú rozdiely. Akákoľvek biogeocenóza je systém. Ekosystém môže zahŕňať niekoľko biogeocenóz, ale nie každý ekosystém má biogeocenózu, pretože nemá všetky jej vlastnosti.

V ekosystéme sa dá dve zložky – biotická a abiotická . Biotické sa delí na autotrofné (organizmy prijímajúce primárnu energiu na existenciu z foto- a chemosyntézy alebo producentov) a heterotrofné (organizmy prijímajúce energiu z procesov oxidácie organickej hmoty – konzumenti a rozkladači) zložky tvoriace trofickú štruktúru ekosystému.

Jediným zdrojom energie pre existenciu ekosystému a udržiavanie rôznych procesov v ňom sú producenti, ktorí absorbujú energiu slnka (teplo, chemické väzby) s účinnosťou 0,1-1%, zriedkavo 3-4,5% tzv. počiatočná suma. Autotrofy predstavujú prvú trofickú úroveň ekosystému. Následné trofické úrovne ekosystému vznikajú v dôsledku konzumentov (2., 3., 4. a ďalšie úrovne) a uzatvárajú ich rozkladače, ktoré premieňajú neživou organickú hmotu na minerálnu formu (abiotickú zložku), ktorú je možné asimilovať autotrofným prvkom.

Hlavné zložky ekosystému

Z hľadiska štruktúry v ekosystéme existujú:

1. klimatický režim, ktorý určuje teplotu, vlhkosť, režim osvetlenia a iné fyzikálne vlastnosti prostredia;

2. anorganické látky zahrnuté do cyklu;

3.organické zlúčeniny, ktoré spájajú biotické a abiotické časti v kolobehu hmoty a energie:

Výrobcovia - organizmy, ktoré vytvárajú primárne produkty;

Makrospotrebitelia alebo fagotrofy sú heterotrofy, ktoré jedia iné organizmy alebo veľké častice organickej hmoty;

Mikrospotrebitelia (saprotrofy) sú heterotrofy, hlavne huby a baktérie, ktoré ničia odumretú organickú hmotu, mineralizujú ju, čím ju vracajú do kolobehu.

Tvoria sa posledné tri zložky biomasa ekosystémov.

Z hľadiska fungovania ekosystému sa rozlišujú (okrem autotrofov) tieto funkčné bloky organizmov:

biofágy - organizmy, ktoré jedia iné živé organizmy,

Saprofágy sú organizmy, ktoré sa živia mŕtvou organickou hmotou.

Toto rozdelenie ukazuje časovo-funkčný vzťah v ekosystéme so zameraním na rozdelenie v čase tvorby organickej hmoty a jej redistribúcie v rámci ekosystému (biofágy) a spracovania saprofágmi. Medzi odumretím organickej hmoty a opätovným zaradením jej zložiek do kolobehu hmoty v ekosystéme môže uplynúť značné časové obdobie, napríklad v prípade borovicového kmeňa 100 a viac rokov.

Všetky tieto komponenty sú vzájomne prepojené v priestore a čase a tvoria jeden štruktúrny a funkčný systém.

Termín biosféra zaviedol Jean-Baptiste Lamarck na začiatku 19. storočia a v geológii navrhol rakúsky geológ Eduard Suess v roku 1875. Vytvorenie holistickej doktríny biosféry však patrí ruskému vedcovi Vladimírovi Ivanovičovi Vernadskému.

Biosféra - ekosystém vyššieho rádu, spájajúci všetky ostatné ekosystémy a zabezpečujúci existenciu života na Zemi. Biosféra zahŕňa nasledujúce „gule“:

Atmosféra je najľahšia zo zemských schránok, hraničí s vesmírom; cez atmosféru dochádza k výmene hmoty a energie s priestorom (vonkajším priestorom).

Hydrosféra je vodný obal Zeme. Takmer taká mobilná ako atmosféra, vlastne preniká všade.Voda je zlúčenina s jedinečnými vlastnosťami, jeden zo základov života, univerzálne rozpúšťadlo.

Litosféra – vonkajšia tvrdá ulita Zem, pozostáva zo sedimentárnych a vyvrelých hornín. V súčasnosti pod zemská kôra sa chápe ako horná vrstva pevného telesa planéty, nachádzajúca sa nad Mohorovičovou hranicou.

Biosféra je tiež uzavretý systém, to je vlastne úplne zabezpečené energiou Slnka, malú časť tvorí teplo samotnej Zeme. Každý rok dostane Zem zo Slnka asi 1,3 1024 kalórií. 40 % tejto energie je vyžiarených späť do vesmíru, asi 15 % sa využíva na ohrev atmosféry, pôdy a vody, zvyšok energie je viditeľné svetlo ktorý je zdrojom fotosyntézy.

V. I. Vernadsky prvýkrát jasne formuloval pochopenie, že všetok život na planéte je neoddeliteľne spojený s biosférou a vďačí jej za svoju existenciu:

V. I. Vernadskij

Živá hmota (úhrn všetkých organizmov na Zemi) je zanedbateľne malá časť hmoty Zeme, no vplyv živej hmoty na procesy premeny Zeme je obrovský. Celý ten vzhľad Zeme, ktorý teraz pozorujeme, by nebol možný bez miliárd rokov životnej činnosti živej hmoty.

V súčasnosti je sám človek ako súčasť živej hmoty významnou geologickou silou a výrazne mení smer procesov prebiehajúcich v biosfére, čím ohrozuje jeho existenciu:

Názorným spôsobom ilustroval ekonóm L. Brentano planetárny význam tohto javu. Vypočítal, že keby každý dostal jeden meter štvorcový a postavil všetkých ľudí vedľa seba, nezabrali by ani celú oblasť malého Bodamského jazera na hraniciach Bavorska a Švajčiarska. Zvyšok zemského povrchu by zostal bez človeka. Celé ľudstvo teda spolu predstavuje bezvýznamnú masu hmoty planéty. Jeho sila nie je spojená s jeho hmotou, ale s jeho mozgom, s jeho mysľou a jeho prácou riadenou touto mysľou.

Uprostred, v intenzite a zložitosti moderného života, človek prakticky zabúda, že on sám a celé ľudstvo, od ktorého ho nemožno oddeliť, sú nerozlučne späté s biosférou – s určitú časť planétu, na ktorej žijú. Geologicky sú prirodzene spojené s jeho materiálnou a energetickou štruktúrou.

Ľudstvo ako živá látka je nerozlučne späté s materiálnymi a energetickými procesmi určitého geologického obalu Zeme – s jej biosférou. Nemôže byť od neho fyzicky nezávislý ani na jednu minútu.

Tvár planéty – biosféra – sa človekom vedome a väčšinou nevedome chemicky prudko mení. Človek mení fyzikálne a chemicky vzdušný obal krajiny, všetky jej prírodné vody.

V. I. Vernadskij.

umelé ekosystémy

Orná pôda je typický umelý ekosystém, ktorý neodmysliteľne susedí s prírodnou lúkou

umelé ekosystémy- sú to ekosystémy vytvorené človekom, napríklad agrocenózy, prírodné ekonomické systémy alebo biosféra 2.

Umelé ekosystémy majú rovnaký súbor zložiek ako prírodné: producenti, spotrebitelia a rozkladači, existujú však značné rozdiely v prerozdelení hmoty a energetických tokov. Ekosystémy vytvorené človekom sa od prírodných líšia najmä týmito spôsobmi:

menší počet druhov a prevaha organizmov jedného alebo viacerých druhov (nízka vyrovnanosť druhov);

nízka stabilita a silná závislosť od energie zavedenej do systému osobou;

krátke potravinové reťazce v dôsledku malého počtu druhov;

otvorený obeh látok v dôsledku stiahnutia úrody (komunitných produktov) človekom, zatiaľ čo prirodzené procesy majú naopak tendenciu zahrnúť do cyklu čo najviac úrody

Žiadna údržba toky energie na strane človeka sa v umelých systémoch takou či onakou rýchlosťou obnovujú prírodné procesy a vytvára sa prirodzená štruktúra zložiek ekosystému a medzi nimi materiálno-energetické toky.

Portál pre študenta. Samotréning

Stiahnuť ▼:

Náhľad:

Všeobecné vzorce organizácie biosféry.

Tematické úlohy

SÚVISIACE ČLÁNKY