Строение и функционирование биосферы

Лекция 4.Биосфера как глобальная экологическая система.

1. Биосфера – как живая оболочка Земли.

Строение и функционирование биосферы

3. Ноосфера по В.И.Вернадскому

1.Биосфера - часть геологической оболочки Земли, заселенная живыми организмами, ее границы определяются условиями существования жизни, такими, как достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа, благоприятный температурный режим, степень солености воды в водоемах, у ровень радиации и др. Биосфера существовала на протяжении практически всей геологической истории, поэтому нижняя граница биосферы сопрягается с областью "былых биосфер" - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых геологических периодов (накопления известняков, углей, горючих сланцев, осадочных пород). Былые биосферы - документальное доказательство геологически длительного развития биосферы. По последним данным, в горных породах возрастом около 3,5-3,8 млрд лет уже встречаются остатки организмов разных видов и форм, т.е. возраст биосферы сравним с геологическим возрастом планеты. Важнейшим обобщением в комплексе наук о Земле (геология, география, геохимия, биология) стало учение о биосфере, созданное русским ученым В. И. Вернадским. Изучая осадочные породы земной коры, он выявил огромную роль живых организмов в сложных геохимических процессах нашей планеты. В книге «Биосфера глубоко анализируются сложные взаимоотношения живых организмов и неживой природы Земли. На фоне обострения экологических проблем, его учение о биосфере получило широкое распространение только во второй половине ХХ в.

Важнейшим элементом учения является идея тесной зависимости биосферы от деятельности человека и сохранности ее в результате разумного отношения человека к природе. «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера». Впервые термин «биосфера» применил Ж. Б. Ламарк в начале XIX в, а затем упомянут в работе австрийского геолога Э. Зюсса в 1875 г. Понятие не было детально разработано названными учеными. В. И. Вернадским оно анализируется детально и тщательно и под ним понимается «оболочка жизни» на нашей планете. Биосфера- совокупность всех живых организмов нашей планеты, которые заселены живыми существами и подвергались в течение геологической истории их воздействию. Границы биосферы. Живые организмы неравномерно распространены в геологических оболочках Земли: литосфере, гидросфере и атмосфере (рис. 1). Поэтому биосфера включает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы. Литосфера это верхняя твердая оболочка Земли. Ее толщина колеблется в пределах 50–200 км. Распространение жизни в ней ограниченно и резко уменьшается с глубиной. Подавляющее количество видов сосредоточено в верхнем слое, имеющем толщину в несколько десятков сантиметров. Некоторые виды проникают в глубину на несколько метров или десятков метров (роющие животные — кроты, черви; бактерии; корни растений). Наибольшая глубина, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий, составляет 3–4 км (в подземных водах и нефтеносных горизонтах). Распространению жизни в глубь литосферы препятствуют различные факторы. Проникновение растений невозможно из-за отсутствия света и возрастающие с глубиной плотность среды и температура. Температурный прирост в среднем составляет около 3 °С на каждые 100 м. Поэтому нижней границей распространения жизни в литосфере считают трехкилометровую глубину, (где температура достигает около +100 °С). Гидросфера — водная оболочка Земли(совокупность океанов, морей, озер и рек). В отличие от литосферы и атмосферы она полностью освоена живыми организмами. Даже на дне Мирового океана, на глубинах около 12 км, были обнаружены разнообразные виды живых существ (животные, бактерии). Однако основная масса видов обитает в гидросфере в пределах 150–200 м от поверхности. Это связано с тем, что до такой глубины проникает свет. А следовательно, в более низких горизонтах невозможно существование растений и многих видов, зависящих в питании от растений. Распространение организмов на больших глубинах обеспечивается за счет постоянного «дождя» экскрементов, остатков мертвых организмов, падающих из верхних слоев, а также хищничества. Гидробионты обитают как в пресной, так и в соленой воде и по месту обитания делятся на 3 группы: 1) планктон — организмы, живущие на поверхности водоемов и пассивно передвигающиеся за счет движения воды; 2) нектон — активно передвигающиеся в толще воды; 3 ) бентос — организмы, обитающие на дне водоемов или зарывающиеся в ил. Атмосфера — газовая оболочка Земли с химическим составом: около 78 % азота, 21 — кислорода, 1 — аргона и 0,03 % углекислого газа. В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы. Жизнь в них не может существовать без непосредственной связи с литосферой и гидросферой. Крупные древесные растения достигают нескольких десятков метров в высоту, располагая вверх свои кроны. На сотни метров поднимаются летающие животные — насекомые, птицы, летучие мыши. Некоторые виды хищных птиц поднимаются на 3–5 км над поверхностью Земли, высматривая свою добычу.

Рис. 1. Область распространения организмов в биосфере:1 — уровень озонового слоя, задерживающего жесткоеультрафиолетовое излучение; 2 — граница снегов; 3 — почва;4 — животные, обитающие в пещерах; 5 — бактерии в нефтяныхскважинах

Наконец, восходящими воздушными потоками пассивно заносятся на десятки километров вверх бактерии, споры растений, грибов, семена. Однако все перечисленные летающие организмы или занесенные бактерии лишь временно находятся в атмосфере. Нет организмов, постоянно живущих в воздухе. Верхней границей биосферы принято считать озоновый слой, располагающийся на высоте от 30 до 50 км над поверхностью Земли. Он защищает все живое на нашей планете от мощного ультрафиолетового солнечного излучения, в значительной мере поглощая эти лучи. Выше озонового слоя существование жизни невозможно. Таким образом, основная часть видов живых организмов сосредоточена на границах атмосферы и литосферы, атмосферы и гидросферы, образуя относительно «тонкую пленку жизни» на поверхности нашей планеты. 2. Строение и функционирование биосферы. Биосфера — это глобальная экологическая система, состоящая из множества экосистем более низкого ранга, биогеоценозов, взаимодействием которых друг с другом и обусловлена ее целостность. Действительно, биогеоценозы существуют не изолированно — между ними существуют непосредственные связи и отношения. Например, в водные экосистемы ветром, дождями, талыми водами выносятся из наземных биогеоценозов минеральные и органические вещества. Может происходить перемещение организмов из одного биогеоценоза в другой (например, сезонные миграции животных). И наконец, всех объединяет атмосфера Земли, служащая общим резервуаром для живых существ. В нее поступают кислород (выделяемый растениями в процессе фотосинтеза) и углекислый газ (образуемый в процессе дыхания аэробных организмов). Из атмосферы же растения всех экосистем черпают углекислый газ, необходимый им в процессе фотосинтеза, а все дышащие организмы получают кислород. Существование биосферы базируется на непрерывно осуществляющемся круговороте веществ, энергетической основой которого является солнечный свет.. Круговорот веществ в природе между живой и неживой материей — одна из наиболее характерных особенностей биосферы. Биологический круговорот — это биогенная миграция атомов из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Биомасса выполняет и такие функции как: 1) газовая — постоянный газообмен с внешней средой за счет дыхания живых организмов и фотосинтеза растений; 2) концентрационная — постоянная биогенная миграция атомов в живые организмы, а после их отмирания — в неживую природу; 3) окислительно-восстановительная — обмен веществом и энергией с внешней средой. При диссимиляции окисляются органические вещества, при ассимиляции используется энергия АТФ; 4) биохимическая — химические превращения веществ, составляющие основу жизнедеятельности организма. 3. Ноосфера по В.И.Вернадскому Мы только начинаем сознавать непреодолимую мощь свободной научной мысли, величайшей творческой силы Homosapiens, человеческой свободной личности, величайшего нам известного проявления ее космической силы, царство которой впереди»,— вдохновенно писал Вернадский. Вернадский в своем учении о ноосфере раскрывает корни единства биосферы и человечества, роль организованности биосферы в развитии человечества, что позволяет определить место её исторического развития в эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу. Ключевой идеей, теории Вернадского о ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри природы и является частью ее. Это единство обусловлено, прежде всего, функциональной неразрывностью окружающей среды и человека. Так как Человечество само есть природное явление и потому влияние биосферы сказывается не только на среде жизни, но и на образе мысли.

Он говорит - не только природа оказывает влияние на человека, существует и обратная связь. Это доказывает тот факт, что в последнее время заметно активизировались планетарные геологические силы, «.мы все больше и ярче видим в действии окружающие нас геологические силы. Это совпало, едва ли случайно, с проникновением в научное сознание убеждения о геологическом значении Homo sapiens, с выявлением нового состояния биосферы —ноосферы —и является одной из форм ее выражения. Оно связано, конечно, прежде всего, с уточнением естественной научной работы и мысли в пределах биосферы, где живое вещество играет основную роль». В последнее время резко меняются почвы, воды и воздух. То есть эволюция видов, сама превратилась в геологический процесс, так как в процессе эволюции появилась новая геологическая сила. Геологической силой является вовсе не Homo Sapiens, а его разум, научная мысль социального человечества. При этом в последние тысячелетия наблюдается интенсивный рост влияния одного видового живого вещества — цивилизованного человечества — на изменение биосферы. Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние — в ноосферу».

«Мы являемся наблюдателями и исполнителями глубокого изменения биосферы». Перестройка окружающей среды научной человеческой мыслью посредством организованного труда не является стихийным процессом. Корни этого лежат в самой природе и были заложены еще миллионы лет назад в ходе естественного процесса эволюции. «Человек... составляет неизбежное проявление большого природного процесса, закономерно длящегося в течение, по крайней мере, двух миллиардов лет».

Мы стоим на пороге революционных изменений в окружающей среде: биосфера посредством переработки научной мыслью переходит в новое эволюционное состояние – ноосферу.

Человек впервые реально понял, что он житель планеты и может и должен мыслить и действовать в новом аспекте, не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или их союзов, но и в планетном аспекте. Он, как и все живое, может мыслить и действовать в планетном аспекте только в области жизни — в биосфере,в определенной земной оболочке, с которой он неразрывно, закономерно связан и уйти из которой он не может.

Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия: 1. Заселение человеком всей планеты.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли. 4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос.

6. Открытие новых источников энергии.

7. Равенство людей всех рас и религий.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли. 10.Продуманная система народного образования и подъём благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни. 11.Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения. 12.Исключение войн из жизни общества.

Идеи Вернадского намного опережали то время, в котором он творил. В полной мере это относится к учению о биосфере и ее переходе в ноосферу. Только сейчас, в условиях необычайного обострения глобальных проблем современности, становятся ясны пророческие слова Вернадского о необходимости мыслить и действовать в планетном — биосферном — аспекте. Только сейчас рушатся иллюзии технократизма, покорения природы и выясняется сущностное единство биосферы и человечества. Судьба нашей планеты и судьба человечества — это единая судьба.

Становление этапа ноосферы Вернадский связывает с действием многих факторов: единством биосферы и человечества, единством человеческого рода, планетарным характером человеческой деятельности и ее соизмеримостью с геологическими процессами, развитием демократических форм человеческого общежития и стремлением к миру народов планеты, небывалым расцветом («взрывом») науки и техники. Обобщая данные явления, ставя в неразрывную связь дальнейшую эволюцию биосферы с развитием человечества, Вернадский и вводит понятие ноосферы.

Следует иметь в виду, что задача созидания ноосферы — это задача сегодняшнего дня. Ее решение связано с объединением усилий всего человечества, с утверждением новых ценностей сотрудничества и взаимосвязи всех народов мира.

Устремленность в будущее— характерная черта ноосферного учения, которое в современных условиях необходимо развивать со всех его сторон.

Дата добавления: 2015-08-13