40. Учение о биосфере. Концепции биосферы. Границы, структура и функции. Типы круговорота веществ. Значение трудов в. И. Вернадского. Эволюция биосферы.

Биосферой - оболочка Земли, которая населена и активно преобразуется живыми существами. Представление о широком влиянии живых существ на протекающие в природе процессы было сформулировано В.В. Докучаевым, который показал зависимость процесса почвообразования не только от климата, но и от совокупного влияния растительных и животных организмов. Биосфера включает:

1) живое вещество, образованное совокупностью организмов;

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

3) косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности);

4) биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы, ил).

5) Радиоактивное вещество

6) Рассеянные атомы

7) Вещество космического происхождения

Биогеохимическую концепцию биосферы, объясняющую ее как часть земной поверхности на границе с космической средой, наполненной жизнью и находящейся в пространстве бесконечного числа различных излучений.

Географическая концепция биосферы объясняет ее как совокупность физико-географических поясов, выделяемых на основании теплового баланса на различных участках земной поверхности, который определяется соотношением тепла и влаги и диктует, в свою очередь, тип растительности и животный мир в каждой географической единице.

Геологическую концепцию биосферы, объясняющую ее как совокупность явлений, меняющих в масштабе геологического времени облик Земли, рассматривали ранее как чисто физические, химические или физико-химические (размыв, растворение, осаждение, выветривание пород и т. д.). (Вернадский)

Биологическую концепцию биосферы, объясняющую ее как совокупность живых организмов. (Зюсс)

Социально-экономической концепции биосферы, отражающей ее превращение на определенном этапе эволюции в ноосферу вследствие деятельности человека, которая приобретает роль самостоятельной геологической силы. (В.И. Вернадский)

Биосфера представляет собой многоуровневую систему, включающую подсистемы различной степени сложности. Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере. Верхняя граница биосферы проходит примерно на высоте 20 км (до границы тропосферы). Нижняя граница биосферы находится на глубине 10—11 км Мирового океана.

Структура биосферы представлена:

1. Атмосферой. Эта оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В меньших концентрациях она содержит углекислый газ и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и особенно биологические процессы на земной поверхности и в водной среде. Вне атмосферы существование живых организмов невозможно. Компонентами атмосферы являются: а) тропосфера – самый нижний слой, б) стратосфера – средний слой в) мезосфера – внешняя оболочка; г) термосфера д) экзосфера

2. Гидросферой. Вода является важной составной частью всех компонентов биосферы и одним из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) заключена в Мировом океане, который занимает примерно 70% поверхности Земного шара.

3. Литосферой. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, сосредоточена в почвенном слое, глубина которого обычно не превышает нескольких метров. Почвы, будучи биокосным веществом, представлены минеральными веществами, образующимися при разрушении горных пород, и органическими веществами — продуктами жизнедеятельности организмов.

4. Живое вещество. Живое вещество представлено живыми организмами, населяющих Землю. Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. Функции живого вещества:

Энергетическая (связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе)

Газовая (способность изменять и поддерживать газовый состав среды обитания и атмосферы в целом)

Концентрационная («захват» из окружающей среды живыми организмами и накопление в них атомов биогенных химических элементов.)

Окислительно-восстановительная (окисление и восстановление различных веществ с помощью живых организмов)

Транспортная (перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов)

Средообразующая (преобразование параметров среды)

Деструктивная (разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как остатков органического вещества, так и косных веществ),

Рассеивающая (рассеивание веществ в окружающей среде – противоположная функция концентрационной)

Живое вещество выполняет главные функции Биосферы.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.

Типы круговоротов веществ:

• Геологический круговорот (большой круговорот веществ в природе) – круговорот веществ, движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные геологические процессы. Круговорот воды и циркуляция атмосферы.

• Биологический (биогеохимический) круговорот (малый круговорот веществ в биосфере) – круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов. В биогеохимических круговоротах следует различать две части: 1. Резервный фонд 2. Обменный фонд.

Биогеохимические круговороты можно разделить на два типа: 1. Круговороты газового типа с резервным фондом веществ в атмосфере и гидросфере (круговороты углерода, кислорода, азота); 2. Круговороты осадочного типа с резервным фондом в земной коре (круговороты фосфора, кальция, железа)

• Антропогенный круговорот. Имеет следующие особенности:

1. Отличается от биотического своей не замкнутостью;

2. Изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его;

3. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе – производственные и бытовые отходы.

Вернадский Создал фундаментальное учение о биосфере. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ В.И.ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕ:

1. Биосфера – планетарное явление космического характера.

2. Космическое излучение охватывает биосферу, пронизывает всю ее и все в ней. Биосфера - область превращения космической энергии.

3. Живое вещество – планетарное явление и является геологической функцией биосферы.

Эволюция биосферы

Два главных фактора эволюции биосферы: 1. естественные геологические и климатические изменения на планете; 2. изменение видового состава и количества живых существ в процессе биологической эволюции.

БИОСФЕРА - сложная, относительно стабильная система, что не исключает ее РАЗВИТИЕ.

Этапы ЭВОЛЮЦИИ органического мира на Земле:

1. БИОГЕНЕЗ - возникновение биотического круговорота веществ и биосферы, появление многоклеточных организмов, их эволюция и усложнение циклической структуры жизни

2. НООГЕНЕЗ - появление и развитие человеческого общества, превращение биосферы в ноосферу

Основные тенденции эволюции биосферы

1) постепенное увеличение общей массы биосферы и продуктивности;

2) аккумуляция солнечной энергии в поверхностных оболочках Земли;

3) увеличение информационной емкости биосферы - разнообразие органических форм и возрастание дифференцированности физико-географической структуры биосферы;

4) усиление преобразующих воздействий жизни на атмосферу, гидросферу, литосферу;

5) расширение сферы деятельности биотического круговорота и усложнение его структуры.