Меню

Мощность биосферы составляет около

Биосфера ? Что такое, структура, где находится, границы, фото и видео — «Как и Почему»

Содержание

  1. Что такое биосфера?
  2. Где находится, границы
  3. Биомасса биосферы
  4. Основные компоненты
  5. Состав биосферы – оболочки
  6. Атмосфера
  7. Гидросфера
  8. Литосфера
  9. Круговорот веществ в биосфере
  10. История развития
  11. Искусственная биосфера
  12. Механизмы устойчивости
  13. Факторы, определяющие устойчивость
  14. Интересное видео о биосфере

Биосфера существует на Земле с тех пор, как начала появляться жизнь. Она включает в себя: воду, верхнюю часть земной коры и нижние слои атмосферы. Биосфера играет важную роль для всех организмов. Но из чего она состоит, и какие у нее особенности?

Что такое биосфера?

Биосфера – это область, в которой находятся все живые организмы на планете Земля. Вода практически полностью наполнена ими, а в земной коре разные существа встречаются даже на глубине до 7 км. Атмосфера заселена до озонового слоя, дальше солнечные лучи и низкая температура убивают все живое.

Интересный факт: ученые находили микробы в стратосфере, в 25-40 км над поверхностью планеты, однако здесь они пребывали в состоянии анабиоза и не вели какой-либо деятельности.

Где находится, границы

Верхняя граница биосферы проходит в атмосфере, на высоте в 15-20 км от поверхности. Далее заканчивается озоновый слой, а за его пределами жизнь погибает от солнечной активности.

Нижняя граница находится в земной коре (литосфере), проходит на глубине 3,5-7,5 км. Такой диапазон обусловлен тем, что температура планеты доходит до 100 градусов Цельсия на разных глубинах. При ней начинается свертывание белков, и существование жизни практически невозможно. Однако организмы обычно не распространяются глубже нескольких метров, так как дальше им не хватает питательных веществ, света, а горные породы препятствуют продвижению.

Интересный факт: нижняя граница в воде (гидросфере) проходит на глубине 10-11 км, в Марианской впадине. Это самое глубокое место на дне Мирового океана.

Для обозначения области между верхней и нижней границами, используется понятие “эубиосфера”. Это пространство, в котором проживает большая часть живых существ на планете Земля.

Биомасса биосферы

Биомасса – это вес всех живых организмов, проживающих в биосфере. Значение этого параметра равно примерно 2,5 x 1012 тонн. На сушу приходится больший процент всех организмов: биомасса океана составляет только 0,003 x 1012 тонн.

Данный параметр у растений в 500-1000 раз больше, чем у животных. Их масса равна 560 млрд тонн, а у зверей – лишь 5 млрд. Биомасса людей составляет 350 млн тонн, муравьи весят 3 млрд, морские рыбы 800-2000 млн., а планктон и водоросли, находящиеся в океане, 7 млрд. тонн.

Небольшое количество организмов живет в суровых условиях на территории пустынь и во льдах. Их биомасса очень мала, что обусловлено недостатком питательных веществ, кислородом.

Основные компоненты

Биосфера обладает определенной структурой, благодаря которой ученым гораздо легче изучать ее:

  1. Живое вещество – все организмы, существующие на Земле. Их масса примерно равна 3,6 трлн тонн. Они не только населяют, но и преобразуют облик планеты, влияя на нее.
  2. Биогенное вещество – результат жизнедеятельности организмов. Они постоянно поглощают и перерабатывают воду, воздух и минеральные вещества. То, что образуется в итоге, может не входить в состав организмов (уголь, торф, нефть).
  3. Косное вещество – все ,что образуется без участия живого (горные породы, вода).
  4. Биокосное вещество – все, что перерабатывают организмы горных и осадочных пород (почва, ил).
  5. Вещество космического происхождения.

В совокупности компоненты представляют собой биосферу. Причем все они взаимосвязаны и непрерывно взаимодействуют друг с другом.

Состав биосферы – оболочки

Биосфера разделена на три уровня, обладающих определенными особенностями. Также их называют оболочками.

Атмосфера

Атмосфера – область над поверхностью планеты. Через нее Земля из космоса получает необходимые газы: водород и гелий. Она полностью пронизывается радиацией от Солнца, которое нагревает планету, способствует распаду молекул и ионизации атомов.

Атмосферу можно разделить на различные слои:

  • тропосфера (0-10 км);
  • стратосфера (10-47 км);
  • мезосфера (47-80 км);
  • термосфера (80-1000 км);
  • экзосфера (от 1000 км), газы рассеиваются в космическое пространство.

В состав атмосферы входят: азот 78,8%, кислород 20,9%, аргон 0,93%, углекислый газ 0,03%. Также в ней присутствуют неон, гелий, метан, водород, водяной пар и озон.

Температура, давление и плотность атмосферы постоянно меняются в зависимости от времени года и суток, расположения. Например, масса водяного пара в разных местах будет отличаться: в тропиках 3%, в Антарктиде 0,00002 %.

Интересный факт: озоновый слой – один из важнейших компонентов в атмосфере. Он находится на высоте в 20-25 км и защищает планету от радиации Солнца.

Гидросфера

Гидросфера – это водная оболочка Земли. Жидкость присутствует повсюду: в виде пара находится в атмосфере, в естественном состоянии просачивается сквозь землю, а также составляет основу Мирового океана.

Интересный факт: В воде растворяется множество веществ, и их концентрация может доходить до 50 мг/л, а в море до 35 г/л.

Морская вода содержит в себе такие элементы, как: кислород, водород, хлор, натрий, магний, кальций, калий, бром и сера. Также в разном количестве в ней присутствуют и другие вещества. Фактически, в некоторых водоемах может находиться большая часть химических элементов, и все они будут влиять на местные организмы. Вода также оказывает воздействие на человека, природу, климат, более того, именно в ней зародилась жизнь.

Мировой океан составляет 94% всех вод на планете. Поэтому большая часть подводных организмов проживает именно в нем. В морской воде много растворенных газов, например углекислого больше, чем в атмосфере, в 100 раз. А кислорода наоборот, в 100 раз меньше.

Вода активно поглощает тепло от Солнца, не давая температуре на Земле подниматься критически высоко. Поверхность океана в районе экватора нагревается, образует теплые течения и уносит жидкость в полярные области. Обратно же она возвращается охлажденной. А за счет испарений образуется круговорот воды в природе, что влияет на климат.

Литосфера

Литосфера – это земля, почва, полезные ископаемые – всё, что находится в твердом веществе на поверхности планеты. В её химический состав входят алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий.

Организмы проникают в почву на глубину до 3 км, дальше им не хватает ни воздуха, ни питательных веществ для того, чтобы выжить. Камни и горные породы препятствуют проходу животных и растений.

Почва включает в себя твердые, жидкие и газообразные элементы, ей присуща живая и неживая природа. Она – результат выветривания горных пород и взаимодействия климата, растений, животных. Самый плодородный – верхний слой (гумус), содержит продукты перегнивания органики, имеет глубину в 10-15 см.

Выделяют три основных элемента почвы:

  • твердая часть – это органическое вещество, состоящее из растительного, животного и микробного происхождения;
  • жидкая часть – почвенный раствор, в нем находятся элементы питания, необходимые для роста растений: ионы, молекулы, коллоиды;
  • газообразная часть – это воздух, который заполняет поры, в его состав входят азот, озон, углекислый газ и множество других элементов в зависимости от места, окружающих условий.

В верхних слоях живых существ больше, чем в нижних. Почва – это среда обитания микроорганизмов, формирующих ее плодородие. Они способны разрушать все природные и органические соединения, участвуя в процессе почвообразования. Также микроорганизмы очищают окружающую среду от загрязнений.

Круговорот веществ в биосфере

Химические элементы, атомы – все находится в бесконечном круговороте веществ. Они перегруппировываются и преобразуются постоянно, их запас не исчезает и распределяется между видами.

Большой круговорот элементов длится сотни лет, превращает камни в песок, медленно движутся плиты материков.

Малый круговорот происходит на уровне экосистем. Питательные вещества перемещаются из одной среды в другую: тела животных разлагаются, питая почву, становятся растениями, которые едят другие животные.

Биогеохимический цикл – это круговорот неорганических химических веществ в органическую среду. Например, процесс фотосинтеза.

Очень важными для биосферы являются круговороты таких веществ, как углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Они являются компонентами всего живого, участвуют в образовании белка, в процессах фотосинтеза.

История развития

Развитие биосферы можно отследить по живому и биокостному веществам. Земля образовалась примерно 4,5 млрд лет назад. Долгое время она формировалась и приобретала вид, отдаленно напоминающий современный. Жизнь на ней зародилась 3,5 млрд лет назад, в воде. Таков возраст древнейших останков, найденных учеными. Первыми живыми организмами на Земле стали одноклеточные.

С тех пор планета активно менялась, и биосфера также претерпевала соответствующие преобразования, пока не приобрела современный вид. Сейчас она продолжает меняться, причем нередко человек создает условия для этого. Люди пытаются увеличивать количество определенных живых существ с целью сохранения вида. Но иногда их деятельность приводит к резкому сокращению биосферы. Например, при сливе химических отходов в океан.

Искусственная биосфера

С полетами на Луну для человечества открылась эра космонавтики, все фантастические рассказы о жизни на других планетах стали планами. Но чтобы появилась возможность заселить другое небесное тело, требуется создать на нем все условия для образования биосферы. В этом поможет терраформирование. Это процесс создания искусственной биосферы на других планетах. Пока это только теория, не увенчавшаяся успехом в реальных условиях. Сейчас ученые лишь строят теории о том, как воссоздать условия для жизни на целой планете.

И нтересный факт: терраформирование часто встречается в научной фантастике, когда развитые цивилизации создают колонии на необитаемых планетах.

Механизмы устойчивости

Биосфера – саморегулирующаяся система, для нее характерна организованность (гомеостаз). Это значит, что при, слишком большой солнечной активности все живое не погибнет, а выработает механизмы сопротивления, приводящие систему в равновесие.

Читайте также:  Определите мощность которую вы можете развить при подъеме по лестнице

Живые организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Первые производят органическое вещество, а вторые его потребляют и разрушают. Эти процессы должны быть в равновесии, и важнейшим их элементом является биоразнообразие, которое гарантирует замену одних элементов другими в случаях непредвиденных ситуаций, катаклизмов.

Факторы, определяющие устойчивость

Наличие организмов, обеспечивающих круговорот веществ в системе, это важнейший фактор устойчивости. Без них углерод, который необходим для образования всего живого, быстро бы исчерпал себя. Но круговорот делает процесс непрерывным.

Есть основные факторы, которые определяют устойчивость биосистемы:

  • биоразнообразие – большое количество различных видов животных, растений, микроорганизмов;
  • взаимозаменяемость компонентов: одни виды могут заменить другие в случае их исчезновения или из-за других непредвиденных обстоятельств;
  • дублирование, когда разные организмы выполняют одну и ту же функцию;
  • жизненная активность: организмы довольно быстро размножаются и распространяются при необходимости.

На экваторе наблюдается самое большое разнообразие видов, следовательно здесь экосистема находится в большем равновесии.

Биосфера пребывает в непрерывном движении. Людям необходимо охранять виды, которые вымирают, и не допускать слишком больших изменений, ведь они способны пошатнуть всю систему в целом.

Источник



Биосфера

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил по сути дела концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году [1] .

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизни на космическом теле. При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.

Содержание

Местоположение биосферы

Биосфера включает в себя верхние слои литосферы, в которых ещё живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы.

Границы биосферы

  • Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
  • Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурациибелков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
  • Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Состав биосферы

  1. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·10 12 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·10 18 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
  2. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
  3. Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
  4. Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
  5. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
  6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
  7. Вещество космического происхождения.

Слои биосферы [3]

Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой — пространством человекообразной экспансии в околоземном пространстве — панбиосферой.

Аэробиосфера

Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки — атмосферная влага, источником энергии — солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство — более тонкий слой, чем тропосфера). Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты — альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются — парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.

Геобиосфера

Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь. Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши — террабиосфера (с террабионтами), разделяемую на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли — литобиосфера (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы — эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов — гипотеррабиосфера и слой, где возможно лишь обитание анаэробов — теллуробиосфера. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже — в гипобиосферу. Метабиосфера — все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.

В глубинах литосферы есть 2 теоретических уровня распространения жизни — изотерма 100 °C, ниже которой вода при нормальном атмосферном давлении кипит, и изотерма 460 °C, где при любом давлении вода превращается в пар, т. е. в жидком состоянии быть не может.

Гидробиосфера

Гидробиосфера — весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами — распадается на слой континентальных вод — аквабиосфера (с аквабионтами) и область морей и океанов — маринобиосфера (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя — относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1 % солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты — афотосфера.

Между верхней границей гипобиосферы и нижней парабиосферы лежит собственно биосфера — эубиосфера.

История развития биосферы

Развитие наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты эволюционный процесс не проявляется [1] .

Зарождение жизни

Жизнь на Земле зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд. лет назад в гидросфере. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд. лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты — одноклеточные водоросли и простейшие организмы. Начался процесс почвообразования на суше. В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.

Будущее биосферы

С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

Некоторые философы, например, Дэвид Пирс, выступают за модификацию биосферы с целью избавления от страданий всех живых существ и создание в буквальном смысле рая на земле (см. одно из значений слова аболиционизм).

История исследований биосферы

Большой вклад в развитие учения о биосфере внёс В. И. Вернадский.

Искусственная биосфера

Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое пространство. Ещё К. Э. Циолковский связывал освоение космоса с созданием искусственной биосферы [4] .

В настоящее время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами освоения Луны и Марса. Однако на данный момент попытка создания полностью автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом.

Рассматривается возможность создания (пока в далёком будущем) внеземной биосферы на других планетах при помощи терраформирования.

Примечания

  1. 12Вернадский В. И.Несколько слов о ноосфере // Успехи современной биологии. — 1944 г., № 18, стр. 113—120.
  2. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения — М.: Наука, 2001 г.
  3. Структура биосферы // Наука и жизнь. — 1987. — № 10. — С. 32. — ISSN0028-1263.
  4. К. Э. Циолковский Космическая философия

См. также

1) Кора (Континентальная кора · Океаническая кора): Осадочный слой • Верхняя кора • Граница Конрада • Нижняя кора • Литосфера (Литосферные плиты) • Поверхность Мохоровичича
2) Мантия: Верхняя мантия (Астеносфера) • Сейсмический раздел 660 км • Нижняя мантия • Граница Гутенберга
3) Ядро: Внешнее ядро • Внутреннее ядро

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Биосфера» в других словарях:

биосфера — биосфера … Орфографический словарь-справочник

БИОСФЕРА — (от греч. bios жизнь и sphaira шар: Зюсс, 1875; Вернадский, 1926), экосфера (многие западноевропейские авторы), биогеосфера (Дылис, 1964) одна из земных оболочек (геосфер), в которой благодаря живым организмам преобразуется солнечная энергия,… … Экологический словарь

Читайте также:  Данные мощности сплит систем

Биосфера — сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Масса живого вещества в Б. приближается к n•1014 2•1016 т. Б. состоит из тропосферы нижней части воздушной оболочки Земли (атмосферы),… … Геологическая энциклопедия

БИОСФЕРА — (от био. и греч. sphaira шар), оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Первые представления о Б. как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ламарку. Термин… … Биологический энциклопедический словарь

БИОСФЕРА — [ Словарь иностранных слов русского языка

БИОСФЕРА — (от био. и сфера), область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы (высота до 20 25 км), гидросферу и верхнюю часть литосферы (глубина до 2 3 км). В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и … Современная энциклопедия

БИОСФЕРА — (от био. и сфера) область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя… … Большой Энциклопедический словарь

Биосфера — (от греч. bios жизнь и сфера) область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом,… … Политология. Словарь.

Биосфера — (от био. и сфера), область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы (высота до 20 25 км), гидросферу и верхнюю часть литосферы (глубина до 2 3 км). В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Биосфера — * біясфера * biosphere оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли. Термин «биосфера» был введен в биологии Жаном Батистом… … Генетика. Энциклопедический словарь

БИОСФЕРА — (зона жизни), часть Земли от поверхности ее КОРЫ до окружающей ее АТМОСФЕРЫ, содержащая в себе все живые организмы, растительные и животные. Является самоподдерживающейся и нуждается только в притоке энергии. Простирается на несколько километров… … Научно-технический энциклопедический словарь

Источник

Становление эволюционного учения

В XIX в. происходит самое значительное событие в истории развития эволюционной мысли — Ч. Дарвин формулирует в 1842—1853 гг. теорию эволюции. Однако эволюционное учение как целостная систе­ма взглядов, доказывающих развитие при­роды, сформировалось до возникновения дарвинизма: оно было создано трудами французского биолога Ж-Б. Ламарка и ря­дом непосредственных предшественников Ч. Дарвина в первой половине XIX в.

Ж.Б. Ламарк и его учение

В истории биологии Ламарк обессмер­тил свое имя — ввел термин «биология». Одновременно с Ламарком термин «биоло­гия» был предложен Л. Тревиранусом в трактате «Биология», или «Философия живой природы» (1802). Создал систему животного мира, в которой впервые животные были разделены на «по­звоночных» и «беспозвоночных», выделил в отдельные классы паукообразных и кольча­тых червей, а также подробно обосновал предположение о путях происхождения че­ловека от обезьяноподобных предков. Но главным теоретическим достижением Ж.Б. Ламарка, несомненно, является создание эволюционной концепции развития приро­ды.

В труде «Философия зоологии» (1809) Ж-Б. Ламарк дает эволюционное обоснова­ние «лестницы существ». По его мнению, эволюция идет на основании внутреннего стремления организмов к прогрессу (прин­цип градации). Это «стремление к про­грессу» ие определяется внешними причи­нами, они лишь нарушают правильность градации. Второй принцип, положенный

Ламарком в основу своего учения, состоит в утверждении изначальной целесообразно­сти реакций любого организма на измене­ние внешней среды и признания возможно­сти прямого приспособления.

Как же представлял себе Ламарк воз­никновение новых признаков в эволюции? Если это касается животных организмов, то вслед за изменением условий тотчас следует изменение привычек, посредством упражне­ния соответствующие органы изменяются в нужном направлении (первый «закон») и эти изменения передаются по наследству (второй «закон»).

Ламарк писал, что «стремясь избегнуть необходимости окунать тело в воду, птица делает всяческие усилия, чтобы вытянуть и удлинить ноги. В результате длительной привычки, усвоенной данной птицей и про­чими особями ее породы, постоянно вытяги­вать и удлинять ноги все особи этой породы как бы стоят на ходулях, так как мало-пома- лу у них образовались длинные голые ноги, лишенные перьев до бедра, а часто и выше» [1] . Аналогичным образом, по его мне­нию, развиваются все специальные приспо­собления у животных Вот как Ламарк объ­ясняет образование рогов у животных: «Во время приступов ярости, особенно частых у самцов, их внутреннее чувство благодаря своим усилиям вызывает интенсивный при­ток флюидов к этой части головы и здесь происходит выделение у одних — рогового, у других — костного вещества, смешанного с роговым, в результате чего в этих местах образуются твердые наросты» [2] .

Оценка учения Ж. Б. Ламарка

Философские воззрения и аргументация эволюционных взглядов Ж-Б. Ламарка не­однократно служили предметом справедли­вой критики. Его взгляды основаны на деиз­ме (от лат. deus — бог) — материя первич­на и сама по себе пассивна, а развитие ее определяется «творцом всего сущего». Ув­лекшись идеей о постепенном и всеобщем изменении видов и превращении их в другие виды, Ламарк стал отрицать реальность су­ществования видов в природе. Ему каза­лось, что достаточно изгнать из биологии понятие «вид», как автоматически прекра­тится спор между креационизмом и транс­формизмом. При несомненной прогрессив­ности взглядов Ламарка его концепция по­нимания причин эволюции была ошибоч­ной, по существу натурфилософской, с вы­раженными элементами идеализма (внут­реннее стремление к прогрессу, изначаль­ная целесообразность любой реакции на из­мененные условия). Тем не менее мы долж­ны отдать должное этому выдающемуся мыслителю, предложившему первую цело­стную концепцию эволюции органического мира.

Эволюционные взгляды Ламарка были слабо аргументированы фактическим мате­риалом и не получили широкого распро­странения среди современников. Однако впоследствии (в конце XIX— начале XX в.) некоторые его взгляды нашли новое рас­пространение в гипотезах наследования приобретаемых свойств или адекватной из­менчивости («неоламаркизм»).

Лекция 2. Формирование концепции Биосферы

Цель лекции:характеристика структуры биосферы, выделение границ биосферы и изучение истории формирования знаний о биосфере.

1.Определение понятия биосферы. Современное понятие биосферы

2.Границы биосферы и ее характерные особенности

4.Краткая история формирования знаний о биосфере.Отражение планетарной роли жизни в трудах Х.Гюйгенса («Космотеорос», конец 17в.) и Ж.Б.Ламарка (начало 19 в.).Взгляды А.Гумбольдта на жизнь как неотъемлемую часть географической оболочки. Введение в науку термина «биосфера» Э.Зюссом. Идеи В.В.Докучаева

1.Термин «биосфера» предложен в 1875 году австрийским геологом Э. Зюссом, с греческого «bios» — жизнь и «sphaira» — шар. В начале XX в. академик В.И. Вернадский разработал учение о биосфере. Согласно учению Вернадского В.И. биосфера представляет собой оболочку Земли, включающую все живое вещество и область ее распространения.
Биосфера — область существования и функционирования ныне живущих организмов, охватывающая нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, поверхность суши и верхние слои литосферы. Биосфера включают в себя живые организмы и среду их обитания, самая крупная экосистема земного шара, которая делится на экосистемы более низкого иерархического уровня. Биосфера характеризуется большим кругом биотического обмена веществ
Биосфера, возникшая 3-4 млрд. лет назад является не только сочетанием живого вещества с областью его распространения, но и тесным их взаимодействием. Как живое вещество является составляющей частью биосферы, так и биосфера есть результат развития живого вещества как планетарного явления, служащего могучей геологической силой, связанной с другим веществом биосферы. Живое вещество — по В.И.Вернадскому — совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, открытая система, для которой характерны рост, размножение, распространение, обмен веществ и энергии с внешней средой. Живое органическое вещество рассматривается в качестве носителя свободной энергии в биосфере.

Каждый живой организм в биосфере – природный объект, живое природное тело. Живое вещество биосферы есть совокупность живых организмов в ней живущих. В биосфере существует «пленка жизни», в которой концентрация живого вещества максимальна, это поверхность суши, почвы и верхние слои вод Мирового океана.

В.И. Вернадский считал, что земная кора представляет собой в основном остатки былых биосфер, и даже ее гранитно-гнейсовый слой образовался в результате метаморфизма и переплавления пород, некогда возникших под влиянием живого вещества. Лишь базальты и другие основные магматические породы он считал глубинными, не связанными по своему генезису с биосферой.

2.Границы биосферы и ее характерные особенности

Органическая жизнь сосредоточена в литосфере (верхняя часть твердой поверхности земной коры), в гидросфере (моря, реки, озера и Мировой океан), а также в атмосфере.

Верхней границей биосферы является защитный озоновый экран на высоте 20-25 км, выше которого жизнь невозможна из-за действия жесткого УФ-излучения. (рис.1)

Нижняя граница биосферы — литосфера до глубины 4-5 км на суше и 1-2 км ниже дна океана и гидросфера до глубины 12 км, эта граница лимитируется температурой, при которой организм может существовать и развиваться. Около 99% всего вещества в верхних слоях литосферы трансформировано живыми организмами. Для осуществления подобной работы организмы должны обладать значительной массой. Суммарная биомасса сухого вещества живых организмов Земли, включающего около 500 тыс. видов животных, велика и оценивается примерно в 2,4.1012 тонн. Под биомассой понимают общую массу особей одного вида, группы видов или сообщества в целом, приходящейся на единицу поверхности или объёма местообитания. Через живые организмы прошло большое количество элементов верхней части литосферы, атмосферы и гидросферы. При этом биомасса организмов океана ничтожно мала по сравнению с биомассой наземных животных, растений и микроорганизмов.

Читайте также:  Мощность первичного двигателя вращающего генератор

Рисунок 1 Границы биосферы.

За миллиарды лет своего существования биосфера прошла сложный путь развития, называемый эволюцией. Первым этапом эволюции было возникновение самой жизни из неживой материи. Сначала было образование простых органических соединений из метана (СН4), аммиака (NH3), водорода (H) и водяных паров под действием УФ-излучения Солнца, в условиях высоких температур и повышенной вулканической деятельности. Этими органическими соединениями были молекулы сахаров, аминокислот и других азотистых соединений, т.е. те самые молекулы, из которых состоят белки, нуклеиновые кислоты, вещества-энергоносители типа АТФ (адезинтрифосфата). На этом этапе эволюции важным является то, что органические молекулы стали подвергаться процессам синтеза и разрушения, причем продукты распада одних молекул служили материалом для построения других, таким образом, возник первичный круговорот органического вещества.

Неравномерное распределение органических молекул в толще воды привело к образованию более или менее устойчивых полужидких сгущений или коацерватов (от лат. «коацерватус» — собранный). Особенностью этих сгущений была некоторая граница их раздела с окружающим раствором, эти коацерваты и рассматриваются в качестве первых предбиологических систем, они могли разрушаться, образовываться вновь, а при достижении определенного размера распадаться на дочерние, т.е. делиться. В конце концов, произошел неизбежный качественный скачок: сохранялись только те капли, которые при делении в дочерних каплях сохраняли свои признаки, химический состав и структуру, т.е. приобретали способность к самовоспроизведению.

Кроме того, коацервативные капли обладали способностью избирательно поглощать вещества из окружающего раствора и избавляться от ненужных соединений в процессе обмена веществ и информацией и переноса энергии. Некоторые ученые считают, что с возникновением самовоспроизведения окончилась предыстория развития жизни и коацерватная капля превратилась в простейший живой организм.
Следующий этап эволюции связан с развитием многоклеточности. Многоклеточность развивалась в результате не законченного бесполого размножения: клетка разделилась, а дочерние части не разошлись. Причем сначала обе клетки были одинаковыми, но затем между ними возникали различия в химическом составе. А это в свою очередь приводило к функциональной специализации: одни клетки были ответственны за ассимиляцию, другие обеспечивали подвижность, третьи приняли на себя функцию выделения, воспроизводства и т.д.
Многоклеточные организмы совершенствовались и приобретали отличия друг от друга в течение многих миллионов лет. Круговорот органического вещества сменился круговоротом биологическим, заключающемся в непрерывном обмене веществом и энергией между организмом и средой, в процессе возникновения и разрушения организмов.
Проникновение жизни в области Земли с разными физико-химическими условиями (например, выход организмов на сушу) потребовало приспособление к новым, динамичным условиям, что было связано с гибелью части организмов, с дальнейшими процессами естественного отбора и эволюции.

Вся история развития Земли делится на эры — длительные отрезки времени (от 70 млн. лет до 2 млрд. лет), каждый из которых получил свое название:
Архейская — древнейшая эра в истории развития Земли, когда еще не существовало жизни.
Протерозойская — эра возникновения первичной жизни (простейших организмов).
Палеозойская — эра древней жизни в геологической истории Земли, характеризующаяся формированием всех типов растений и животных.
Мезозойская — эра средней жизни в геологической истории Земли, характеризующаяся развитием пресмыкающихся, птиц и первых млекопитающих.
Кайнозойская — эра новой жизни в геологической истории Земли, эра формирования всех современных форм растений и животных. Она продолжается и в настоящее время.
Современный этап развития жизни на Земле — антропогенный, который характеризуется высокими темпами эволюции человека, т.е. человеческое общество со всеми его особенностями есть один из последовательных этапов развития жизни на Земле — биогенеза. В то же время оно превратилось в мощную природную силу, которая сознательно, целенаправленно, закономерно и необратимо меняет всю окружающую среду, включая околоземное космическое пространство. Биогенез – (от греческого bios — жизнь и genesis – происхождение) процесс возникновения живого из неживого в эволюции Земли.

В настоящее время в отличие от первичной биосферы выделяется некоторое новое состояние природы — биотехносфера. Эту новую природно-техническую среду сформировал человек, и поэтому его деятельность следует рассматривать, как интегральную часть биосферы. Таким образом, техника является не чуждой биосфере, а качественно новым этапом ее развития.
Предотвратить изменение окружающей среды невозможно, как нельзя остановить социальный и научно-технический прогресс человеческого общества. Поэтому следует так управлять взаимодействием между человеком и биосферой, чтобы оно было взаимовыгодным, и чтобы развитие общества не привело к деградации биосферы. Значит, с экологических позиций можно говорить о сбалансированности процессов положительной и отрицательной обратной связи между обществом и средой. В отличие от биогенеза, данный этап эволюции жизни рассматривается как этап развития разума, т.е. ноогенез, когда происходит постепенное превращение технобиосферы в ноосферу, сферу разума, высшую стадию развития биосферы. Ноосфера — высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества, когда его разумная деятельность становится главным определяющим фактором.
Основателем учения о ноосфере в ее современном понимании был В.И. Вернадский, который показал, что она является закономерным этапом развития самой биосферы, этапом разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. С позиций В.И. Вернадского, на данном этапе эволюции жизни развитие должно пойти по пути ноогенеза. С ноогенезом связано возникновение науки о взаимоуправлении человеческого общества и природы, которую называют ноогеникой. Одна из главных ее задач заключается в исправлении нарушений, отклонений от разумных и целесообразных отношений между человеком и природой и предотвращение подобных отклонений в будущем.

Воздействие человеческого общества, как единого целого на природу, по своему характеру резко отличается от воздействий других форм живого вещества. Вернадский отмечал, что раньше организмы влияли на историю тех атомов, которые были нужны им для роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и создания цивилизованных современных форм жизни, что повлечет глобальные изменения облика и строения биосферы.
Для совокупности населяющих Землю организмов был введен термин «живое вещество», а биосферой стали называть всю ту среду, в которой это живое вещество находится: водную оболочку Земли, поскольку живые организмы существуют и на самых больших глубинах Мирового океана; нижнюю часть атмосферы, в которой летают насекомые, птицы, обитают животные и люди; также верхнюю часть твердой оболочки Земли – литосферы, в которой живые бактерии в подземных водах встречаются до глубины порядка двух километров, а человек своими шахтами проник до еще больших глубин.

По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает в себя:

1. живое вещество, образованное совокупностью организмов;

2. биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.);

3. косное вещество, которое формируется без участия живых организмов (магматические горные породы);

4. биокосное вещество, представляющее собой совместный результат взаимодействия живого вещества и косного (например, почвы);

5. вещество, находящееся в радиоактивном распаде;

6. вещество космического происхождения (метеориты и др.)

7. рассеянные элементы, непрерывно создающиеся из различных веществ под влиянием излучения.

Все эти семь типов веществ геологическисвязаны между собой. Отличия живого вещества от косного заключаются в следующем:

изменения и процессы в живом веществе происходят быстрее, чем в косных телах, поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического времени, а в неживых телах геологического времени. 1 секунда геологического времени = 100 тысяч лет исторического;

· в живых организмах существует непрерывный ток атомов: из живых в неживое, и наоборот;

· только в живых организмах происходят качественные изменения в ходе геологического времени, т.е. эволюция;

· живые организмы изменяются в зависимости от окружающей среды.

· Согласно теории В.И. Вернадского биосфера выполняет несколько функций:

· хемосинтезирующая – синтез органических веществ из неорганических, возможный только в бактериях (например, только бактерии способны аккумулировать азот из воздуха);

· круговорот веществ (атомов) в природе, в котором участвует вся атмосфера в целом;

· структурная – некоторые живые организмы способны изменять облик Земли и т.д.

Мощность биосферы составляет 40-50 км. По В.И. Вернадскому в состав биосферы, кроме живого вещества (растительного и животного мира, микроорганизмов), входят биогенное вещество — продукты жизнедеятельности живых организмов, биокосное вещество — продукты распада и переработки горных осадочных пород живыми веществами и косное вещество — горные породы неорганического происхождения, вода и газы. В биосфере живые организмы и среда их обитания генетически связаны друг с другом и образуют целостную динамическую (развивающуюся во времени) систему. 3 этапа влияния человека на биосферу — можно выделить исторически, они связаны друг с другом и образуют целостную систему. Различаются по интенсивности и направленности воздействия человека на окружающую среду. I — этап длился от момента зарождения жизни на Земле (2,5-4,6 млрд. лет назад) до периода освоения человеком огня (80-100 тыс. лет назад) и характеризуется полным отсутствием преобразующего влияния человека на природную среду , в целом. II- этап длился условно до начала ХХ века и характеризуется стихийным отношением к окружающей среде. Иногда это приводило к экологическим катастрофам локального масштаба, исчезновению некоторых видов флоры и фауны, но не приобрело глобального характера. III — этап характеризуется возникновением глобальных экологических проблем. Биосфера сегодня испытывает в целом и в отдельных зонах огромную техногенную нагрузку, связанную в основном с загрязнением окружающей среды, что ведёт к исчезновению многих видов растений и животных. Эволюция биосферы всегда шла путем исчезновения одних видов и замене их другими, но никогда ранее этот процесс не зависел так сильно от человека, как сегодня.

Источник