Biosfēra (no grieķu bios — dzīvība, sphaira — bumba) ir dinamiska planētu ekosistēma. Tas ir sava veida Zemes apvalks, kas satur visu dzīvo organismu kopumu un planētas nedzīvās vielas daļu, kas ir nepārtrauktā apmaiņā ar šiem organismiem. Apvieno visas planētas biogeocenozes (ekosistēmas).

Atbilstoši fiziskajiem dabas apstākļiem biosfēru iedala aerobiosfērā (atmosfēras apakšējie slāņi), hidrobiosfērā (visa hidrosfēra) un litobiosfērā (litosfēras augšējie horizonti – zemes cietais apvalks). Biosfēra stiepjas vairākus kilometrus uz augšu un uz leju no zemes un okeāna virsmas. Augšējo robežu teorētiski nosaka ozona slānis, apakšējo – okeāna dibens un litosfēras dziļums aptuveni 6000 m (to nosaka ūdens pārejas temperatūra tvaikos un olbaltumvielu denaturācijas temperatūra).

Jēdzienu “biosfēra” ieviesa austriešu zinātnieks E. Suess 1875. gadā. UN. Vernadskis radīja doktrīnu par biosfēru. Viņš ieviesa jēdzienu “dzīvā matērija” un piešķīra dzīviem organismiem galveno planētas transformatoru lomu.

Visu biosfēras matēriju sadala V.I. Vernadskis iedala četrās kategorijās: inertais, dzīvais, biogēnais un bioinertais.

Inerta (nedzīva) viela- objekti, kas radušies ar dzīvo organismu darbību nesaistītu procesu rezultātā (tektoniskās aktivitātes produkti - magmatiskie un metamorfie ieži, daži nogulumieži).

Dzīvā matērija- veido mūsu planētas dzīvo organismu kopums.

Uzturviela- dzīvības procesā rada un pārstrādā dzīvie organismi (atmosfēras gāzes, ogles, nafta, slāneklis, kaļķakmens u.c.). Tas koncentrē spēcīgu potenciālo enerģiju. Pēc tās veidošanās dzīvie organismi biogēnajā vielā ir neaktīvi.

Bioinerta viela- īpaša viela, kas ir dzīvo organismu kopīgās darbības un abiogēno procesu (augsne, laikapstākļu garoza, dabiskie ūdeņi) rezultāts. Dzīviem organismiem ir vadošā loma bioinerto vielu īpašību saglabāšanā. Tādējādi ūdens, kam nav dzīvības un tā atvasinājumu (skābeklis, oglekļa dioksīds utt.), Zemes virsmas apstākļos ir ķīmiski neaktīvs, inerts ķermenis.

Mūsdienās dzīvā matērija ietver citus matērijas veidus, piemēram radioaktīvā viela - radioaktīvo elementu atomi (urāns, torijs, rādijs, radons utt.); dabā izkaisīti vielu atomi - atsevišķi dabā sastopamo elementu atomi izkliedētā stāvoklī (molibdēns, kobalts, cinks, varš, zelts u.c.); kosmiskas izcelsmes viela- matērija, kas uz Zemi nāk no kosmosa (meteorīti, kosmiskie putekļi).

Dzīve biosfērā ir sadalīta nevienmērīgi, mozaīki. Tas ir vāji izteikts aukstos un karstos tuksnešos, augstu kalnos un okeānu centros. Augsta dzīves koncentrācija, bagātība un daudzveidība ir raksturīga apgabaliem, kur pastāv dažādas vides: gāzveida, šķidras un cietas. Dzīve ir vērsta uz litosfēras un atmosfēras (sauszemes dzīvība un īpaši augsnēs), atmosfēras un hidrosfēras (okeāna virsmas slāņi), litosfēras un hidrosfēras (rezervuāru dibena) saskari. Īpaši dzīvībai bagātas ir teritorijas, kur augsne, ūdens un gaiss atrodas cieši blakus viens otram – piekrasti un seklās jūras, estuāri, upju grīvas. Augstākās organismu koncentrācijas vietas biosfērā V.I. Vernadskis tās sauca par "dzīves filmām".

Biosfēras dzīvajai vielai ir raksturīgas noteiktas īpašības:

Vēlme aizpildīt visu apkārtējo telpu.

Šī īpašība ir saistīta ar intensīvu vairošanos un organismu spēju intensīvi palielināt sava ķermeņa virsmu.

Iespēja patvaļīgi pārvietoties telpā.

Piemēram, pret ūdens plūsmu, gravitāciju, vēju utt.

Specifisku ķīmisku savienojumu (olbaltumvielu, fermentu u.c.) klātbūtne, kas ir stabili dzīves laikā un ātri sadalās pēc nāves. Iegūtās organiskās un neorganiskās vielas tiek iekļautas ciklos.

Izcila formu, izmēru, kompozīciju dažādība.

Augsta spēja pielāgoties dzīves apstākļiem, kas ievērojami pārsniedz nedzīvās (inertās) vielas kontrastus. Adaptāciju var veikt

• 1) aktīvā veidā - stiprinot pretestību un attīstot regulējošos procesus, kas ļauj veikt visas dzīvībai svarīgās funkcijas, neskatoties uz faktora novirzi no optimālā;
• 2) pasīvi, pakārtojot organisma dzīvībai svarīgās funkcijas vides faktoru izmaiņām, piemēram, nonākot apturētā animācijā;
• 3) izvairoties no nelabvēlīgas ietekmes, piemēram, izmantojot sezonālās migrācijas.

Fenomenāli lielais reakciju ātrums ir par vairākām kārtām (simtiem, tūkstošiem un pat miljoniem reižu) ātrāks nekā planētas nedzīvajā dabā.

Augsts dzīvās vielas atjaunošanās ātrums. Vidēji biosfērai tas ir 8 gadi, zemei ​​- 14 gadi, un okeānam, kur dominē organismi ar īsu dzīves ilgumu (piemēram, planktons), tas ir 33 dienas.

Dzīvā matērija pastāv nepārtrauktas paaudžu maiņas veidā, kuras dēļ mūsdienu dzīvā matērija ir ģenētiski saistīta ar pagājušo laikmetu dzīvo matēriju. Tajā pašā laikā dzīvai matērijai raksturīga evolūcijas procesa klātbūtne, t.i. dzīvās vielas vairošanās notiek nevis ar iepriekšējo paaudžu absolūto kopēšanu, bet gan ar morfoloģiskām un bioķīmiskām izmaiņām.

Dzīvās un nedzīvās vielas mijiedarbības iezīmes ir atspoguļotas V. I. atomu biogēnās migrācijas likumā. Vernadskis, kurā teikts: “Ķīmisko elementu migrācija uz zemes virsmas un biosfērā kopumā notiek vai nu ar dzīvās vielas tiešu līdzdalību (biogēnā migrācija), vai arī tā notiek vidē, kuras ģeoķīmiskās īpašības (O2, CO2, H2 utt.) ) izraisa dzīvā viela, gan tā, kas pašlaik apdzīvo biosfēru, gan tā, kas ģeoloģiskās vēstures laikā ir iedarbojusies uz Zemes. Šis likums dod iespēju cilvēcei apzināti vadīt bioģeoķīmiskos procesus gan uz Zemes kopumā, gan tās reģionos.

Dzīvās vielas aktivitāti biosfērā zināmā mērā var nosacīti samazināt līdz vairākām pamatfunkcijām, kas papildina ideju par tās transformatīvo biosfēras-ģeoloģisko darbību. UN. Vernadskis savā grāmatā “Biosfēra” (1926) pirmo reizi aplūkoja dzīvās vielas funkcijas: gāzes, skābekļa, oksidatīvās, kalcija, reducēšanas, koncentrācijas funkcijas, organisko savienojumu iznīcināšanas funkcijas, reduktīvās sadalīšanās funkcijas, vielmaiņas un organismu elpošana. Vēlāk klasifikācija tika nedaudz pārveidota, dažas funkcijas tika apvienotas, dažas tika pārdēvētas. No mūsdienu viedokļa izšķir šādas dzīvās vielas funkcijas: enerģija, gāze, redokss, koncentrācija, destruktīva, transporta, vidi veidojoša, izkliedējoša, informatīva, bioģeoķīmiskā cilvēka darbība.

Enerģijas funkcija ir tas, ka fotosintēzes procesā rodas organiskas vielas, kas nodod enerģiju caur barības ķēdēm (tīkliem) ekosistēmā. Tāpēc V.I. Vernadskis zaļos hlorofila organismus sauca par galveno biosfēras mehānismu.

Galvenais biosfēras enerģijas avots ir Saule. 99% tās enerģijas absorbē atmosfēra, hidrosfēra un litosfēra, kā arī piedalās fizikālos un ķīmiskos procesos, piemēram, gaisa un ūdens kustībā, laikapstākļos. Tikai aptuveni 1% uzkrājas primārajā līmenī un tiek izplatīti pārtikas veidā starp dzīviem organismiem. Daļa enerģijas tiek izkliedēta siltuma veidā, daļa uzkrājas atmirušajās organiskajās vielās un pārvēršas fosilā stāvoklī.

Destruktīva funkcija sastāv no atmirušo organisko vielu sadalīšanās un mineralizācijas, ko veic sadalītāji, iežu un minerālu ķīmiskās sadalīšanās un iegūto elementu iesaistīšanās biotiskajā ciklā, t.i. izraisa dzīvās vielas pārvēršanos inertā matērijā. Tādējādi iežu ķīmiskā sadalīšanās notiek, aktīvi piedaloties baktērijām, zilaļģēm, sēnēm un ķērpjiem. Mirusī organiskā viela sadalās vienkāršos neorganiskos savienojumos (oglekļa dioksīds, ūdens, sērūdeņradis, amonjaks utt.). Organismi selektīvi ekstrahē un iekļauj biotiskajā ciklā svarīgākās uzturvielas: kalciju, kāliju, nātriju, fosforu, dzelzi uc Paralēli notiek humifikācijas process: daļa no sadalīšanās starpproduktiem dažādu grupu darbības rezultātā. organismu ievada jaunā sintēzē, veidojot humusu – kompleksu, ar enerģiju bagātu vielu kompleksu. Humuss ir augsnes auglības pamats. Atsevišķi mikroorganismi to sadala ļoti lēni un pakāpeniski, nodrošinot konsekvenci un uzticamību augu apgādē ar barības vielām. Organisko vielu mineralizācijas produkti, kas izšķīst dabiskajos ūdeņos, ievērojami pastiprina to ķīmisko aktivitāti iežu iznīcināšanā.

Koncentrēšanās (akumulatīvā) funkcija sastāv no noteiktu ķīmisko elementu selektīvas uzkrāšanās, ko veic organismi no vides. Daži no šiem bioelementiem ir iekļauti visu dzīvo būtņu ķermeņos, un daži ir sastopami tikai noteiktās grupās.

Spēja koncentrēt elementus no atšķaidītiem šķīdumiem ir raksturīga dzīvās vielas iezīme. Daudzu elementu aktīvākie koncentratori ir mikroorganismi. Lai izveidotu savus skeletus vai vākus, jūras organismi aktīvi koncentrē izkliedētos minerālus. Dažos organismos atsevišķu elementu koncentrācija pārsniedz 10% no ķermeņa svara. Šādi organismi V.I. Vernadskis piedāvāja nosaukumus pēc elementiem: silīcija (diatomas, radiolāri, daudzi sūkļi utt.), Dzelzs (dzelzs baktērijas), magnijs (litotamnija aļģes), kalcijs (mīkstmieši, kaļķaļģes, koraļļi, daži vēžveidīgie), fosfors (mugurkaulnieku kauli). uc Kad tie mirst un tiek masveidā aprakti, tie veido šo vielu uzkrājumus, veidojot akmeņus. Daudzus no tiem cilvēki izmanto kā minerālus: dzelzsrūdas, boksītus, fosforītus, kaļķakmeņus un daudzus citus.

Īpašu uzmanību ir pelnījusi jūras organismu spēja uzkrāt mikroelementus, smagos metālus, tai skaitā toksiskos (dzīvsudrabu, svinu, arsēnu), radioaktīvos elementus. Bezmugurkaulnieku un zivju organismā to koncentrācija var būt simtiem tūkstošu reižu lielāka par saturu jūras ūdenī, kas, lietojot uzturā, var izraisīt saindēšanos ar smagajiem metāliem vai būt bīstama paaugstinātas radioaktivitātes dēļ.

Izkliedes funkcija sastāv no atomu biogēnas kustības un izpaužas caur organismu trofiskām un transporta aktivitātēm.

Papildus tam, ka vielas tiek iesaistītas ķīmiskās reakcijās, tās tiek transportētas ar dzīviem organismiem un kosmosā. Piemēram, matērijas izkliede, organismiem izdalot ekskrementus, organismu nāve, dažāda veida kustības telpā un apvalka izmaiņas. Augi pārnes ķīmiskos elementus no augsnes uz tās virsmu, veidojot savus ķermeņus dažkārt līdz pat desmitiem metru augstumā. Rakšanas dzīvnieki pārvieto lielas augsnes un nogulumu masas. Lidojošie organismi pārnēsā vielu lielos attālumos. Asins hemoglobīnā esošais dzelzs tiek izkliedēts, piemēram, caur asinssūcējiem kukaiņiem.

Vidi veidojoša funkcija ir balstīta uz to, ka daži organismi rada dzīvotni citiem, un tas sastāv no vides fizikāli ķīmisko parametru (litosfēras, hidrosfēras, atmosfēras) pārveidošanas organismu pastāvēšanai labvēlīgos apstākļos. Piemēram, meži regulē virszemes noteci, palielina gaisa mitrumu un bagātina atmosfēru ar skābekli.

Šī funkcija ir iepriekš apspriesto dzīvās vielas funkciju kopīgs rezultāts: enerģijas funkcija nodrošina enerģiju visām bioloģiskā cikla daļām; destruktīva un koncentrēšanās veicina izkļūšanu no dabiskās vides un izkliedētu, bet dzīviem organismiem vitāli svarīgu elementu uzkrāšanos. Ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka ģeogrāfiskajā apvalkā vidi veidojošās funkcijas rezultātā tika pārveidots primārās atmosfēras gāzu sastāvs, mainījās primārā okeāna ūdeņu ķīmiskais sastāvs, veidojās nogulumiežu slānis. litosfērā, un uz zemes virsmas parādījās auglīga augsnes sega.

Dzīvās vielas vidi veidojošās funkcijas ir radījušas un uzturējušas vielas un enerģijas līdzsvaru biosfērā, nodrošinot organismu, arī cilvēka, dzīves apstākļu stabilitāti. Tajā pašā laikā dzīvā viela spēj atjaunot dabas katastrofu vai antropogēnas ietekmes rezultātā izjauktos dzīves apstākļus.

Redox funkcija sastāv galvenokārt no to vielu ķīmiskās pārveidošanas, kas satur atomus ar mainīgu oksidācijas pakāpi (dzelzs, mangāna, slāpekļa uc savienojumi). Tajā pašā laikā uz Zemes virsmas dominē biogēnie oksidācijas un reducēšanās procesi. Dzīvās vielas oksidatīvā funkcija biosfērā parasti izpaužas, baktērijām un dažām sēnītēm augsnē, garozā un hidrosfērā nosacīti nabadzīgos savienojumus pārvēršot ar skābekli bagātākos savienojumos. Reducēšanas funkcija tiek veikta, veidojot sulfātus tieši vai izmantojot biogēno sērūdeņradi, ko ražo dažādas baktērijas.

Gāzes funkcija slēpjas spējā mainīt un uzturēt noteiktu biotopa gāzveida sastāvu un atmosfēru kopumā. Dominējošā gāzu masa uz Zemes ir biogēnas izcelsmes. Dzīvās vielas funkcionēšanas laikā rodas galvenās gāzes: slāpeklis, skābeklis, oglekļa dioksīds, sērūdeņradis, metāns utt.

Atkarībā no tā, par kādām gāzēm mēs runājam, izšķir vairākas gāzes funkcijas:

• Ш skābeklis-oglekļa dioksīds - lielākās daļas brīvā skābekļa radīšana uz planētas. Katrs zaļais organisms veic šo funkciju. Skābeklis izdalās tikai saules gaismā, šo fotoķīmisko procesu aizstāj ar zaļo augu radīto oglekļa dioksīda izdalīšanos;
• Ш ir no skābekļa neatkarīgs oglekļa dioksīds - biogēnās ogļskābes veidošanās dzīvnieku, sēnīšu un baktēriju elpošanas rezultātā. Funkcijas vērtība palielinās pazemes troposfēras reģionā, kurā nav skābekļa;
• Ozons un ūdeņraža peroksīds - ozona (un, iespējams, ūdeņraža peroksīda) veidošanās. Biogēnais skābeklis, pārvēršoties ozonā, aizsargā dzīvību no saules starojuma postošās ietekmes. Šīs funkcijas izpilde izraisīja aizsargājoša ozona vairoga veidošanos;
• III slāpeklis - lielākās daļas brīvā slāpekļa veidošanās troposfērā, jo to atbrīvo slāpekli ražojošās baktērijas organisko vielu sadalīšanās laikā. Reakcija notiek gan sauszemes, gan okeāna apstākļos;
• III ogļūdeņradis - daudzu biogēno gāzu transformāciju īstenošana, kuru loma biosfērā ir milzīga. Tajos ietilpst, piemēram, dabasgāze, terpēni, ko satur ēteriskās eļļas, terpentīns un kas izraisa ziedu aromātu un skuju koku smaržu.

Pateicoties dzīvās vielas gāzveida bioģeoķīmisko funkciju veikšanai Zemes ģeoloģiskās attīstības laikā, izveidojās mūsdienīgs atmosfēras ķīmiskais sastāvs ar unikāli augstu skābekļa saturu un zemu oglekļa dioksīda saturu, kā arī mēreni temperatūras apstākļi. Ir skaidri redzams, ka gāzes funkcija ir divu pamatfunkciju kombinācija - destruktīva un vidi veidojoša.

Transporta funkcija sastāv no vielas pārneses pret gravitāciju un horizontālā virzienā. Dzīvā viela ir vienīgais faktors, kas nosaka matērijas apgriezto kustību - no apakšas uz augšu, no okeāna - uz kontinentiem. Kopš Ņūtona laikiem ir zināms, ka vielu plūsmu kustību uz mūsu planētas nosaka gravitācijas spēks. Pati nedzīvā viela pārvietojas pa slīpu plakni tikai no augšas uz leju. Tikai šajā virzienā pārvietojas upes, ledāji, lavīnas un nogāzes. Aktīvās kustības dēļ dzīvie organismi var pārvietot dažādas vielas vai atomus horizontālā virzienā, piemēram, caur dažāda veida migrācijām. Ķimikāliju kustība vai migrācija ar dzīvām vielām V.I. Vernadskis to sauca par atomu vai matērijas biogēno migrāciju.

Informācijas funkcija - pārmantotās struktūrās: DNS un RNS kodētas informācijas uzkrāšana, ko veic dzīvi organismi, un nodošana nākamajām paaudzēm.

Cilvēka bioģeoķīmiskā darbība- vielu pārveidošana, ieguve un pārvietošana attālumā no to ražošanas vai ieguves vietām.

Ietver arvien lielāku vielas daudzumu zemes garozā rūpniecības, transporta un lauksaimniecības vajadzībām. Šī funkcija pasaules vēsturē ieņem īpašu vietu un ir pelnījusi rūpīgu uzmanību un izpēti.

Tādējādi visa mūsu planētas dzīvā populācija - dzīvā viela - atrodas pastāvīgā biofīlo ķīmisko elementu ciklā. Vielu bioloģiskais cikls biosfērā ir saistīts ar lielu ģeoloģisko ciklu.

Dzīvo organismu pasaule biosfērā, kas mūs ieskauj, ir dažādu bioloģisko sistēmu kombinācija ar dažādu strukturālo kārtību un dažādām organizatoriskām pozīcijām. Šajā sakarā izšķir dažādus dzīvās vielas eksistences līmeņus - no lielām molekulām līdz dažādu organizāciju augiem un dzīvniekiem.

• 1. Molekulārā (ģenētiskā) - zemākais līmenis, kurā bioloģiskā sistēma izpaužas bioloģiski aktīvo lielu molekulu - olbaltumvielu, nukleīnskābju, ogļhidrātu - funkcionēšanas veidā. No šī līmeņa tiek novērotas tikai dzīvai vielai raksturīgas īpašības: vielmaiņa, kas notiek starojuma un ķīmiskās enerģijas transformācijas laikā, iedzimtības pārnešana, izmantojot DNS un RNS. Šo līmeni raksturo struktūru stabilitāte paaudžu garumā.
• 2. Šūnu – līmenis, kurā bioloģiski aktīvās molekulas tiek apvienotas vienotā sistēmā. Attiecībā uz šūnu organizāciju visi organismi ir sadalīti vienšūnu un daudzšūnu.
• 3. Audi - līmenis, kurā viendabīgu šūnu kombinācija veido audus. Tas aptver šūnu kolekciju, ko vieno kopīga izcelsme un funkcijas.
• 4. Orgāns - līmenis, kurā vairāku veidu audi funkcionāli mijiedarbojas un veido konkrētu orgānu.
• 5. Organisms - līmenis, kurā vairāku orgānu mijiedarbība tiek reducēta par vienotu individuālā organisma sistēmu. Pārstāv noteikta veida organismi.
• 6. Populācija-sugas, kur ir noteiktu viendabīgu organismu kopums, ko savieno kopīga izcelsme, dzīvesveids un biotops. Šajā līmenī vispār notiek elementāras evolūcijas izmaiņas.
• 7. Biocenoze un biogeocenoze (ekosistēma) - augstāks dzīvās vielas organizācijas līmenis, apvienojot dažāda sugu sastāva organismus. Biogeocenozē tie mijiedarbojas viens ar otru noteiktā zemes virsmas apgabalā ar viendabīgiem abiotiskiem faktoriem.
• 8. Biosfēra - līmenis, kurā veidojās augstākā līmeņa dabiskā sistēma, kas aptver visas mūsu planētas dzīvības izpausmes. Šajā līmenī visi matērijas cikli notiek globālā mērogā, kas saistīti ar organismu dzīvībai svarīgo darbību.

Neskatoties uz visu savu daudzveidību, dzīvā viela ir fizikāli ķīmiski vienota un tai ir vienādas evolūcijas saknes. Dabā nav nevienas sugas, kas uz kādu ķīmisku vai fizisku ietekmi reaģētu kvalitatīvi savādāk nekā citu sugu organismi. Dzīvās vielas fizikālās un ķīmiskās vienotības likumam ir svarīga praktiska nozīme cilvēkiem. No tā izriet, ka:

• Ш Nav tāda fizikāla vai ķīmiska aģenta (abiotiskā faktora), kas dažiem organismiem būtu nāvējošs un citiem absolūti nekaitīgs. Atšķirība ir tikai kvantitatīva - vieni organismi ir jutīgāki, citi mazāk, daži selekcijas laikā adaptējas ātrāk, bet citi lēnāk (adaptācija notiek dabiskās atlases gaitā, t.i. dēļ tiem, kuri nespēja pielāgoties jauniem apstākļiem).
• Ш Biosfēras dzīvās vielas (biomasas) daudzums aplūkotajā ģeoloģiskajā periodā ir konstante - tas ir V.I. dzīvās vielas daudzuma noturības likums. Vernadskis. Saskaņā ar atomu biogēnās migrācijas likumu dzīvā viela ir starpnieks starp Sauli un Zemi. Ja dzīvās vielas daudzums svārstītos, tad planētas enerģētiskais stāvoklis būtu nestabils.
• Ш Kopējā sugu daudzveidība biosfērā ir nemainīga - topošo sugu skaits vidēji ir vienāds ar izmirušo sugu skaitu. Sugu izzušanas process bija neizbēgams, mainoties dzīves apstākļiem uz planētas. Turklāt suga nekad nepazūd viena, tā “pavelk līdzi” apmēram 10 citas sugas, kas izzūd kopā ar to. Viņu vietā pēc ekoloģiskās dublēšanās noteikumiem nāk citas sugas, īpaši ekosistēmu apsaimniekošanas saitē - patērētāju vidū. Tāpēc visos ģeoloģiskajos organismu masveida izmiršanas periodos tika novērota arī strauja specifikācija.

Biosfērai, tāpat kā citām tās zemāka ranga ekosistēmām, piemīt īpašības, kas nodrošina tās funkcionēšanu, pašregulāciju, ilgtspējību un citus parametrus:

Biosfēra ir centralizēta sistēma. Tās centrālais elements ir dzīvie organismi (dzīvā viela).

Biosfēra ir atvērta sistēma. Tās pastāvēšana nav iedomājama bez enerģijas piegādes no ārpuses. Tas piedzīvo kosmisko spēku, galvenokārt saules aktivitātes, ietekmi.

Biosfēra ir pašregulējoša sistēma, kuru, kā atzīmēja Vernadskis, raksturo organizācija. Pašlaik šo īpašību sauc par homeostāzi, kas nozīmē spēju atgriezties sākotnējā stāvoklī un nomākt jaunus traucējumus, ieslēdzot vairākus mehānismus. Homeostatiskie mehānismi galvenokārt ir saistīti ar dzīvo vielu, tās īpašībām un funkcijām.

Biosfēra ir sistēma, ko raksturo liela daudzveidība. Daudzveidība ir visu ekosistēmu vissvarīgākā īpašība. Biosfēru kā globālu ekosistēmu raksturo vislielākā daudzveidība starp citām sistēmām. Ar to saistīta iespēja dublēties, dublēt, aizstāt dažas saites ar citām (piemēram, sugas vai populācijas līmenī), barības sarežģītības un stipruma pakāpe un citi savienojumi.

Svarīga biosfēras īpašība ir tādu mehānismu klātbūtne tajā, kas nodrošina vielu apriti un ar to saistīto atsevišķu ķīmisko elementu un to savienojumu neizsmeļamību. Tikai pateicoties cikliem un neizsīkstoša saules enerģijas avota klātbūtnei, tiek nodrošināta procesu nepārtrauktība biosfērā un tās iespējamā nemirstība.

Visa cilvēka darbības dažādība biosfērā ir saistīta ar izmaiņām tās sastāvā, enerģijas bilancē, to veidojošo vielu ciklos utt. Šo izmaiņu virziens un apjoms izraisa vides krīzes rašanos, ko raksturo:

planētas klimata pakāpeniskas izmaiņas atmosfērā esošo gāzu līdzsvara izmaiņu dēļ;

vispārēja un lokāla (virs poliem, atsevišķas zemes platības) biosfēras ozona ekrāna iznīcināšana;

Pasaules okeāna piesārņojums ar smagajiem metāliem, kompleksiem organiskiem savienojumiem, naftas produktiem, radioaktīvām vielām, ūdeņu piesātinājums ar oglekļa dioksīdu;

dabisko ekoloģisko savienojumu pārtraukšana starp okeānu un sauszemes ūdeņiem upju aizsprostu būvniecības rezultātā, izraisot izmaiņas cietajā notecē, nārsta maršrutos utt.;

atmosfēras piesārņojums ar skābju nokrišņu veidošanos, ļoti toksiskas vielas ķīmisko un fotoķīmisko reakciju rezultātā;

dzeramā ūdens apgādei izmantojamo sauszemes ūdeņu, tai skaitā upju ūdeņu, piesārņošana ar ļoti toksiskām vielām, tai skaitā dioksīniem, smagajiem metāliem, fenoliem;

planētas pārtuksnešošanās;

augsnes slāņa degradācija, lauksaimniecībai piemērotās auglīgās zemes platības samazināšanās;

atsevišķu teritoriju radioaktīvais piesārņojums radioaktīvo atkritumu apglabāšanas, cilvēku izraisītu avāriju u.c. dēļ; sadzīves atkritumu un rūpniecības atkritumu uzkrāšanās uz zemes virsmas, īpaši praktiski nesadalāmās plastmasas; tropu un ziemeļu mežu platību samazināšanās, kas izraisa atmosfēras gāzu nelīdzsvarotību, tostarp skābekļa koncentrācijas samazināšanos planētas atmosfērā;

pazemes telpas, tostarp gruntsūdeņu, piesārņojums, kas padara to nepiemērotu ūdens apgādei;

masīva un strauja, lavīnām līdzīga dzīvās vielas sugu izzušana;

dzīves vides pasliktināšanās apdzīvotās vietās, īpaši pilsētu teritorijās;

vispārēja dabas resursu izsīkšana un trūkums cilvēka attīstībai;

organismu lieluma izmaiņas, enerģētiskā un bioģeoķīmiskā loma, barības ķēžu reformācija, atsevišķu organismu sugu masveida vairošanās.

Pievienot grāmatzīmēm:

Biosfēra ir globāla ekosistēma. Kā minēts iepriekš, biosfēra ir sadalīta ģeobiosfērā, hidrobiosfērā un aerobiosfērā. Ģeobiosfēra ir iedalīta atbilstoši galvenajiem vidi veidojošajiem faktoriem: terra-biosfēra un litobiosfēra - ģeobiosfēras ietvaros, marinobiosfēra (okeāna-nobiosfēra) un akvabiosfēra - kā daļa no hidrobiosfēras. Šos veidojumus sauc par apakšsfērām. Vadošais vidi veidojošais faktors to veidošanā ir dzīves vides fizikālā fāze: gaiss-ūdens aerobiosfērā, ūdens (saldūdens un sālsūdens) hidrobiosfērā, cietais gaiss terabiosfērā un cietais ūdens litobiosfērā. .

Savukārt tie visi sadalās slāņos: aerobiosfēra tropobiosfērā un altobiosfērā; hidrobiosfēra - fotosfērā, disfotosfērā un afotosfērā.

Struktūrveidojošie faktori šeit papildus fiziskajai videi, enerģijai (gaismai un siltumam), īpašiem dzīvības veidošanās un evolūcijas apstākļiem - biotas iekļūšanas evolūcijas virzieniem uz zemes, tās dziļumos, telpās virs zemes. Zeme, okeāna bezdibenis, neapšaubāmi ir atšķirīgas. Kopā ar apobiosfēru, parabiosfēru un citiem sub- un supra-biosfēras slāņiem tie veido tā saukto “dzīvības slāņa kūku” un tās pastāvēšanas ģeosfēru (ekosfēru) megabiosfēras robežās.

Biosfēras vertikālais apjoms un galveno struktūrvienību aizņemto virsmu attiecība (pēc F. Ramad, 1981)

Sistēmiskā nozīmē uzskaitītie veidojumi ir lielas funkcionālas daļas ar praktiski universāliem vai subplanetāriem izmēriem. Vispārējā biosfēras apakšsistēmu hierarhija ir parādīta attēlā.

Biosfēras ekosistēmu hierarhija (saskaņā ar N. F. Reimers, 1994

Zinātnieki uzskata; ka biosfērā ir astoņi līdz deviņi relatīvi neatkarīgu vielu ciklu līmeņi septiņu galveno materiālu-enerģētisko ekoloģisko komponentu savstarpējos savienojumos un astotais - informācija

Ekoloģiskie komponenti (saskaņā ar N. F. Reimers, 1994)

Globālie, reģionālie un lokālie vielu cikli nav slēgti un daļēji “krustojas” ekosistēmas hierarhijā. Šī materiālā-enerģētiskā un daļēji informatīvā “savienojums” nodrošina ekoloģisko supersistēmu integritāti līdz pat biosfērai kopumā.

Vispārīgie biosfēras organizācijas modeļi.

Biosfēru lielākā mērā veido nevis ārējie faktori, bet gan iekšējie modeļi. Vissvarīgākā biosfēras īpašība ir dzīvo un nedzīvo lietu mijiedarbība, kas atspoguļota V. I. Vernadska atomu biogēnās migrācijas likumā, un mēs to aplūkojam 12.6.

Atomu biogēnās migrācijas likums dod iespēju cilvēcei apzināti kontrolēt bioģeoķīmiskos procesus gan uz Zemes kopumā, gan tās reģionos.

Dzīvās vielas daudzums biosfērā, kā zināms, nav pakļauts manāmām izmaiņām. Šo modeli dzīvās vielas daudzuma noturības likuma veidā formulēja V. I. Vernadskis: dzīvās vielas daudzums biosfērā noteiktā ģeoloģiskajā periodā ir nemainīgs. Praksē šis likums ir iekšējā dinamiskā līdzsvara likuma kvantitatīvās sekas globālajai ekosistēmai – biosfērai. Tā kā dzīvā viela saskaņā ar atomu biogēnās migrācijas likumu ir enerģijas starpnieks starp Sauli un Zemi, tad vai nu tās daudzumam jābūt nemainīgam, vai arī jāmainās tās enerģētiskajiem raksturlielumiem. Dzīvās vielas fizikālās un ķīmiskās vienotības likums (visa Zemes dzīvā viela ir fizikāli un ķīmiski vienota) izslēdz būtiskas izmaiņas pēdējā īpašībā. Tādējādi kvantitatīvā stabilitāte planētas dzīvajai vielai ir neizbēgama. Tas ir pilnībā raksturīgs sugu skaitam.

Dzīvai matērijai kā saules enerģijas akumulatoram vienlaikus jāreaģē gan uz ārējām (kosmiskām) ietekmēm, gan iekšējām izmaiņām. Dzīvās vielas daudzuma samazinājumam vai palielinājumam vienā biosfēras vietā vajadzētu izraisīt tieši pretēju procesu citā vietā, jo izdalītās barības vielas var asimilēt pārējā dzīvā viela vai tiks novērots to trūkums. Šeit jāņem vērā procesa ātrums, kas antropogēno izmaiņu gadījumā ir daudz mazāks nekā tieša cilvēka radītā dabas traucēšana.

Papildus dzīvās vielas daudzuma noturībai un noturībai, kas atspoguļojas dzīvās vielas fizikālās un ķīmiskās vienotības likumā, dzīvajā dabā notiek pastāvīga informatīvās un somatiskās struktūras saglabāšanās, neskatoties uz to, ka tā mainās. zināmā mērā ar evolūcijas gaitu. Šo īpašību atzīmēja Yu Goldsmith (1981), un to sauca par biosfēras struktūras saglabāšanas likumu - informatīvo un somatisko jeb pirmo ekodinamikas likumu. . Lai saglabātu biosfēras struktūru, dzīvās būtnes cenšas sasniegt brieduma stāvokli vai ekoloģisko līdzsvaru. Likums par vēlmi pēc menopauzes - Yu Goldsmith otrais ekodinamikas likums attiecas uz biosfēru un citiem ekoloģisko sistēmu līmeņiem, lai gan ir specifika - biosfēra ir slēgtāka sistēma nekā tās apakšnodaļas. Biosfēras dzīvās vielas vienotība un tās apakšsistēmu struktūras homoloģija noved pie tā, ka dažādu ģeoloģisko vecumu dzīvie elementi un oriģinālā ģeogrāfiskā izcelsme, kas tajā radās, ir savstarpēji saistīti. Dažādas spatiotemporālās ģenēzes elementu savijums visos biosfēras ekoloģiskajos līmeņos atspoguļo dzīvās vielas heteroģenēzes likumu vai principu. Šis papildinājums nav haotisks, bet ir pakļauts ekoloģiskās komplementaritātes, vides atbilstības (kongruences) un citiem likumiem. Yu Goldsmith ekodinamikas ietvaros šis ir tās trešais likums - ekoloģiskās kārtības jeb ekoloģiskās savstarpējās attiecības princips, kas norāda uz globālu īpašību, ko izraisa veseluma ietekme uz tā daļām, atšķirīgo daļu apgrieztā ietekme uz veseluma attīstība utt., kas kopumā noved pie biosfēras kopumā saglabāšanās stabilitātes.

Savstarpēju palīdzību ekoloģiskās kārtības ietvaros jeb sistēmisku savstarpēju saderību apliecina telpas aizpildīšanas sakārtotības un telpiskās un laika noteiktības likums: telpas piepildījums dabiskās sistēmas ietvaros tās apakšsistēmu mijiedarbības dēļ ir sakārtots tādā veidā, kas ļauj realizēt sistēmas homeostatiskās īpašības ar minimālām pretrunām starp tajā esošajām daļām. No šī likuma izriet, ka dabai “nevajadzīgu”, tai skaitā tai svešu, cilvēka radītu negadījumu pastāvēšana ilgstoši nav iespējama. Biosfēras savstarpējās sistēmu kārtības noteikumi ietver arī sistēmu komplementaritātes principu, kas nosaka, ka vienas dabas sistēmas apakšsistēmas savā attīstībā nodrošina priekšnoteikumu citu tajā pašā sistēmā iekļauto apakšsistēmu veiksmīgai attīstībai un pašregulācijai.

Yu Goldsmith ceturtais ekodinamikas likums ietver dzīvo būtņu paškontroles un pašregulācijas likumu: dzīvās sistēmas un sistēmas, kas atrodas dzīvo būtņu kontrolējošā ietekmē, spēj kontrolēt un pašregulēties. pielāgošanās izmaiņām vidē. Biosfērā paškontrole un pašregulācija notiek vispārējās mijiedarbības kaskādes un ķēdes procesos - cīņā par dabiskās atlases esamību (šī jēdziena plašākajā nozīmē), sistēmu un apakšsistēmu adaptācijas, plašas kopevolūcijas laikā. utt. Turklāt visi šie procesi rada pozitīvus rezultātus “no dabas viedokļa” - biosfēras un tās ekosistēmu saglabāšanas un attīstības kopumā.

Saistošā saikne starp strukturālas un evolucionāras dabas vispārinājumiem ir globālā biotopa automātiskas uzturēšanas noteikums: dzīvā viela pašregulācijas un mijiedarbības ar abiotiskajiem faktoriem gaitā autodinamiski uztur savai attīstībai piemērotu dzīves vidi. Šo procesu ierobežo izmaiņas kosmiskā un globālā ekosfēras mērogā, un tas notiek visās planētas ekosistēmās un biosistēmās kā pašregulācijas kaskāde, kas sasniedz globālu mērogu. Globālā biotopa automātiskās uzturēšanas noteikums izriet no V. I. Vernadska bioģeoķīmiskajiem principiem, sugu biotopu saglabāšanas noteikumiem, relatīvās iekšējās konsekvences un kalpo kā konstante konservatīvu mehānismu klātbūtnei biosfērā un vienlaikus apstiprina sistēmas dinamiskas komplementaritātes noteikums.

Par kosmisko ietekmi uz biosfēru liecina kosmiskās ietekmes laušanas likums: kosmiskie faktori, kas ietekmē biosfēru un jo īpaši tās apakšvienības, ir pakļauti izmaiņām planētas ekosfērā un līdz ar to spēka un laika ziņā. , izpausmes var būt novājinātas un nobīdītas vai pat pilnībā zaudēt savu iedarbību. Vispārinājums šeit ir svarīgs tāpēc, ka bieži vien notiek Saules aktivitātes un citu kosmisko faktoru sinhronas ietekmes plūsma uz Zemes ekosistēmām un tajā apdzīvotajiem organismiem.

Jāatzīmē, ka daudzi procesi uz Zemes un tās biosfērā, lai gan ir pakļauti kosmosa ietekmei, tiek pieņemti Saules aktivitātes cikli ar intervālu 1850, 600,400, 178, 169,88,83,33,22,16, 11.5(11.1 ), 6.5 un 4.3 gadi, pašai biosfērai un tās dalījumiem ne vienmēr ir jāreaģē ar vienādu cikliskumu visos gadījumos. Biosfēras sistēmas kosmiskās ietekmes var tikt bloķētas pilnībā vai daļēji

Kosmiskās ietekmes ceļi uz biosfēru

Ja pamanāt kļūdu, atlasiet vajadzīgo tekstu un nospiediet Ctrl+Enter, lai ziņotu par to redaktoriem

Ekoloģija (no grieķu Οικος — māja, māja, ekonomika, mājvieta, biotops, dzimtene un λόγος — jēdziens, doktrīna, zinātne) ir zinātne, kas pēta attiecības starp dzīvo un nedzīvu dabu. Šo terminu 1866. gadā grāmatā “Organisma vispārīgā morfoloģija” pirmo reizi ierosināja vācu biologs Ernsts Hekels. Lielākā daļa mūsdienu pētnieku uzskata, ka ekoloģija ir zinātne, kas pēta dzīvo organismu pastāvēšanas apstākļus un attiecības starp organismiem un vidi, kurā tie dzīvo. Vispārīgāku definīciju sniedza amerikāņu ekologs Odums: "ekoloģija ir starpdisciplināra zināšanu joma, zinātne par daudzlīmeņu sistēmu struktūru dabā, sabiedrībā un to savstarpējām attiecībām."

Ekoloģija kā zinātne atrisina šādas problēmas:

· pēta organismu mijiedarbības ar vidi likumus un modeļus;

· pēta supraorganismu bioloģisko sistēmu veidošanos, uzbūvi un funkcionēšanu (populācija, biocenoze, biogeocenoze (ekosistēma), bioms, biosfēra);

· pēta supraorganismu bioloģisko sistēmu (populācijas, biocenozes, biogeocenozes (ekosistēmas), biomas, biosfēras) mijiedarbības likumus un modeļus ar vidi;

Vides problēmu risināšana ļaus mums sasniegt tai izvirzītos mērķus:

· optimālu sabiedrības un dabas mijiedarbības veidu izstrāde, ņemot vērā dabas pastāvēšanas likumus;

· sabiedrības ietekmes uz dabu seku prognozēšana, lai novērstu negatīvus rezultātus.

Problēmu risināšanai viņa izmanto gan savas, gan citu zinātņu metodes. Pašas ekoloģijas metodes var iedalīt trīs grupās: lauka, laboratorijas un eksperimentālās.

Ekoloģija ir cieši saistīta ar tādām zinātnēm kā bioloģija, ķīmija, matemātika, ģeogrāfija, fizika un epidemioloģija. Pēdējā laikā par sevi aktīvi nākušas zināmas starpdisciplināras sarežģītas pētniecības jomas.

Pamatojoties uz pētāmo objektu lielumu, ekoloģiju iedala šādās disciplīnās: autoekoloģija, populācijas ekoloģija, sinekoloģija, ainavu ekoloģija, globālā ekoloģija (megaekoloģija, Zemes biosfēras izpēte)

Saistībā ar mācību priekšmetiem tā tiek iedalīta mikroorganismu, sēņu, augu, dzīvnieku un cilvēku ekoloģijā; kā arī lauksaimniecības, rūpniecības (inženierzinātnes) un vispārīgo (kā teorētiski vispārinoša disciplīna).

Ņemot vērā vidi un sastāvdaļas, tiek izdalīta zemes ekoloģija, saldūdens objekti, jūras, Tālie Ziemeļi, augstie kalni un ķīmiskā (ģeoķīmiskā, bioķīmiskā).

Atbilstoši pieejām priekšmetam izšķir analītisko un dinamisko ekoloģiju.

No laika faktora viedokļa aplūkota vēsturiskā un evolucionārā ekoloģija (arī arheoekoloģija).

Cilvēka ekoloģijā izšķir sociālo ekoloģiju. Mūsdienu ekoloģijas galvenā problēma ir optimālas mijiedarbības meklējumi sistēmā “cilvēks-vide”. Ekoloģija iegūst ļoti aktuāla pasaules skatījuma iezīmes un pārvēršas par doktrīnu par cilvēku populācijas izdzīvošanas ceļu izvēli.

Mūsdienu ekoloģijai tās struktūrā ir šādas sadaļas: vispārējā ekoloģija, ģeoekoloģija, bioekoloģija, cilvēka ekoloģija, sociālā ekoloģija, lietišķā ekoloģija.

Katrai sadaļai ir savas nodaļas un saiknes ar citām ekoloģijas un saistīto zinātņu daļām. Ekoloģija un dabas aizsardzība ir cieši saistītas, bet, ja ekoloģija ir fundamentāla zinātne, tad dabas aizsardzība ir tieši saistīta ar praksi.

Ekosistēma ir ražotāju, patērētāju un detritivotāju kopums, kas mijiedarbojas savā starpā un ar savu vidi, apmainoties ar vielu, enerģiju un informāciju tā, ka šī vienotā sistēma ilgstoši paliek stabila.

Dabisko ekosistēmu raksturo trīs īpašības:

· ekosistēma noteikti ir dzīvo un nedzīvu komponentu kopums;

· ekosistēmā tiek veikts pilns cikls, sākot ar organisko vielu radīšanu un beidzot ar tās sadalīšanos neorganiskās sastāvdaļās;

· ekosistēma kādu laiku saglabājas stabila, ko nodrošina noteikta biotisko un abiotisko komponentu struktūra.

Galvenās ekosistēmas uz sauszemes sauc par sauszemes ekosistēmām vai biomiem. Hidrosfēras ekosistēmas sauc par ūdens ekosistēmām. Ekosistēma sastāv no dažādiem abiotiskiem un biotiskiem komponentiem.

Ekosistēmas abiotiskās sastāvdaļas ir dažādi fizikāli (saules gaisma, ēna, iztvaikošana, vējš, temperatūra, ūdens straumes) un ķīmiskie faktori (makroelementi - C, O, H, N, P, S, Ca, Mg, K, Na un mikroelementi - Fe, Cu, Zn, Cl).

Ekosistēmas biotiskās sastāvdaļas pēc uztura metodes iedala ražotājos (organismos, kas no neorganiskiem ražo organiskos savienojumus), patērētājos (organismos, kas uzturvielas un nepieciešamo enerģiju saņem, barojoties ar dzīviem organismiem – ražotājiem vai citiem patērētājiem) un sadalītājos. (organismi, kas saņem barības vielas un nepieciešamo enerģiju, kas barojas ar mirušo organismu atliekām).

Ražotāji (zaļie augi) šajā procesā rada organiskās vielas fotosintēze(ķīmisks process, kas notiek zaļajos augos, aļģēs un daudzās baktērijās, kurā ūdens un oglekļa dioksīds tiek pārvērsts skābeklī un pārtikā, izmantojot saules gaismas enerģiju) vai ķīmiskā sintēze(neorganisko savienojumu pārvēršanas process barojošās organiskās vielās, izmantojot ķīmisko reakciju enerģiju). Šīs organiskās vielas ražotāji izmanto kā enerģijas avotu un kā ķermeņa šūnu un audu būvmateriālu.

Patērētājus iedala: fitofāgos - 1. kārtas, kas barojas tikai ar dzīviem augiem; plēsēji (plēsēji) -2.kārta, kas barojas tikai ar fitofāgiem, 3.kārta, barojas tikai ar plēsējiem; eirifāgi, kas var ēst gan augu, gan dzīvnieku pārtiku.

Sadalītājus iedala: detritivoros – tiešā veidā patērē mirušos organismus vai organiskās atliekas. un destruktori - sadala atmirušās organiskās vielas vienkāršos neorganiskos savienojumos (pūšanas un sadalīšanās process).

Biosfēras jēdziens radās pirms vairāk nekā simts gadiem. Austriešu ģeologs Eduards Suess, runājot par dažādām zemeslodes čaumalām, pirmo reizi lietoja šo terminu. 1926. gadā tika publicētas V.I. Vernadskis, kurš ar terminu definēja tos zemes garozas slāņus, kas ģeoloģiskās vēstures gaitā bijuši pakļauti dzīvo organismu ietekmei, un pirmo reizi dzīvajiem organismiem piešķīra planētas Zeme galvenā transformējošā spēka lomu, ņemot vērā to darbību. ne tikai tagadnē, bet arī pagātnē.

Biosfērā ietilpst litosfēras augšējie slāņi, atmosfēras apakšējais slānis (troposfēra) un visa hidrosfēra, kas ir savstarpēji saistīti ar sarežģītiem vielas un enerģijas cikliem.

Dzīvības apakšējo robežu uz Zemes (3 km) ierobežo augstā zemes iekšpuses temperatūra, augšējo robežu (20 km) ultravioleto staru cietais starojums (visu zemāk esošo aizsargā ozona slānis). Taču biosfēras robežās ir sastopami tikai mikroorganismi, lielākā biomasas koncentrācija ir novērojama uz zemes un okeāna virsmas, vietās, kur čaumalas saskaras. Organismi, kas veido biosfēru, spēj vairoties un izplatīties pa visu planētu.

Kopējā Zemes biomasa ir aptuveni 0,01% no visas biosfēras masas. 97% no šī daudzuma aizņem augi, 3% - dzīvnieki. Uz sauszemes dzīvojošo organismu biomasu 99,2% veido zaļie augi un 0,8% dzīvnieki un mikroorganismi. Turpretim okeānā augi veido 6,3%, bet dzīvnieki un mikroorganismi veido 93,7% no kopējās biomasas. Okeāna kopējā biomasa ir tikai 0,13% no visu uz Zemes dzīvojošo radību biomasas.

Organismi vielmaiņai nepieciešamās vielas un enerģiju iegūst no vides. Ierobežots daudzums dzīvās vielas tiek atjaunots, pārveidots un sadalīts. Katru gadu, pateicoties augu un dzīvnieku dzīvībai svarīgajai aktivitātei, tiek atražoti aptuveni 10% no biomasas.

Ir vairāki dzīvās vielas organizācijas līmeņi:

· Molekulārā. Jebkura dzīvā sistēma izpaužas bioloģisko makromolekulu mijiedarbības līmenī: nukleīnskābju, polisaharīdu un citu svarīgu organisko vielu.

· Šūnu. Šūna ir visu uz Zemes dzīvojošo dzīvo organismu vairošanās un attīstības strukturālā un funkcionālā vienība. Nav nešūnu dzīvības formu, un vīrusu esamība tikai apstiprina šo noteikumu, jo tie var parādīt dzīvo sistēmu īpašības tikai šūnās.

· Organisks. Organisms ir neatņemama vienšūnu vai daudzšūnu dzīva sistēma, kas spēj pastāvēt neatkarīgi. Daudzšūnu organismu veido audu un orgānu kopums, kas ir specializējies dažādu funkciju veikšanai.

· Atkarīgi no iedzīvotājiem. Suga tiek saprasta kā indivīdu kopums, kas ir līdzīgi pēc struktūras un funkcionālās organizācijas, kuriem ir vienāds kariotips un viena izcelsme un kas aizņem noteiktu biotopu, brīvi krustojas savā starpā un rada auglīgus pēcnācējus, kam raksturīga līdzīga uzvedība un noteiktas attiecības ar citas nedzīvās dabas sugas un faktori.

· Vienas sugas organismu kopums, ko vieno kopīgs biotops, veido populāciju kā supraorganismu sakārtotības sistēmu. Šajā sistēmā tiek veiktas vienkāršākās, elementārās evolūcijas transformācijas.

· Biogeocenotisks. Biogeocenoze ir kopiena, dažādu sugu un dažādas sarežģītības organizācijas organismu kopums ar visiem to specifiskās dzīvotnes faktoriem - atmosfēras, hidrosfēras un litosfēras sastāvdaļām.

Plāns

1. Ievads.

2. Dzīvā viela ir biosfēras sastāvdaļa.

3. Biosfēras abiotiskās (nedzīvās) sastāvdaļas.

4. Augsne ir unikāla biosfēras sastāvdaļa.

5. Biosfēra un telpa.

6. Dzīvās vielas ekoloģiskā mijiedarbība: kurš ko ēd.

7. Atomu biogēnā migrācija ir biosfēras ekosistēmas īpašība.

8. Kā attīstījās biosfēra: piecas vides katastrofas.

9. Biosfēras stabilitāte.

10. Biosfēra un cilvēks: vides apdraudējums.

12. Secinājums.

1. Ievads

Mūsdienās viena no grūtākajām problēmām, ar ko saskaras cilvēki, neatkarīgi no tā, vai viņi dzīvo Āfrikā vai Eiropā, lielajās pilsētās vai džungļos. Tas attiecas uz katru no mums, un neviens no tā nevar izvairīties. Tā ir dzīvības saglabāšanas problēma uz planētas, cilvēka kā vienas no unikālajām dzīvo būtņu sugām.

Šīs problēmas risinājums ir atkarīgs no tā, cik lielā mērā mēs katrs un visa cilvēce kopā izprotam “aizliegto līniju”, kuru cilvēce nekādā gadījumā nedrīkst pārkāpt. Šī "aizliegtā iezīme" ir dzīvības likumi uz planētas.

Cilvēks ir biosfēras iemītnieks. Tā ir biosfēra, kas ir Zemes apvalks, kurā notiek visas cilvēces un katra no mums dzīve.

Terminu biosfēra ieviesa austrāliešu ģeologs Eduards Suess (1881-1914). Mūsdienu biosfēras koncepcija ir saistīta ar akadēmiķa V.I. Vernadskis.

Biosfēra ir teritorija, kurā dzīvo dzīvi organismi; Zemes apvalks, kura sastāvu, uzbūvi un enerģiju nosaka dzīvo organismu kopējā darbība. Augšējā robeža sniedzas līdz ozona ekrāna augstumam (20-25 km), apakšējā robeža nokrītas 1-2 km zem okeāna dibena un vidēji 2-3 km uz sauszemes. Biosfēra aptver atmosfēras apakšējo daļu, hidrosfēru, pedosfēru (augsni) un litosfēras augšējo daļu (akmeņi ).

2. Dzīvā viela ir biosfēras sastāvdaļa

Biosfēra ietver visas planētas daļas, kurās dzīvo dzīvība. Tas ietver atmosfēru, okeānu un visas zemes virsmas daļas, kurās ir nostiprinājusies dzīvība visās tās formās. Biosfēras galvenā sastāvdaļa ir tās dzīvā viela.

“...Uz zemes virsmas nav ķīmiska spēka, kas būtu pastāvīgi aktīvāks un līdz ar to arī spēcīgāks savās galīgajās sekās par dzīviem organismiem kopumā” (V.I. Vernadskis).

Kādā formā dzīvā viela atrodas biosfērā? Dzīvā viela biosfērā tiek parādīta atsevišķu ķermeņu - atsevišķu organismu formā.

Dzīvo vielu pārstāv dažāda izmēra organismi. Lielākie no tiem ir vaļi. Mūsdienu vaļu ķermeņa garums ir no 1,1 līdz 33 m, svars no 30 kg līdz 150 tonnām. Pie augstākajiem kokiem pieder mūžzaļā sekvoja, kas sasniedz 110-112 m augstumu un 6-10 m diametrā.

Pēc aptuvenām aplēsēm, dzīvības pastāvēšanas laikā uz Zemes biosfērā pastāvēja vairāk nekā miljards sugu.

Starp dzīvajām būtnēm dominē kukaiņi (ir apmēram miljons sugu). Mugurkaulnieki veido tikai 2%. . Mums zināmā dzīvības pasaule sastāv no vairāk nekā 70% dzīvnieku, 225% ir augi un sēnes, 5% ir vienšūnas organismi.

Dzīvā viela biosfērā izplatās nevienmērīgi, tā veido koncentrācijas pie litosfēras-hidrosfēras-atmosfēras saskarnes robežām: rezervuāros, kas atrodas netālu no virsmas, jūru un okeānu dibenā, uz zemes virsmas. Kontinentos tiek novērotas piekrastes, palienes, ezeru, tropu un subtropu dzīvības koncentrācijas. Augi dominē uz sauszemes, un dzīvnieki dominē okeānā.

Dzīvās vielas masu sauc par biomasu. To izsaka sausās vai mitrās vielas masas vienībās, kas dalītas ar biotopa platības vai tilpuma vienībām. Ir zināms, ka katra atsevišķa organisma dzīves ilgums ir mirstīgs. Kā tiek uzturēta dzīvības nepārtrauktība biosfērā? Dzīvie organismi, kas nepārtraukti vairojas, veido mainīgu paaudžu straumi: šķiet, ka jauni radījumi aizstāj mirušos. Tādējādi mūsdienu dzīvā būtne pēc izcelsmes ir saistīta ar pagājušo ģeoloģisko laikmetu dzīvo vielu.

Neskaitāmas dzīvu būtņu apdzīvo biosfēru un veido biosfēras dzīvo vielu. Dzīvās vielas ķīmiskais sastāvs ir līdzīgs zvaigžņu un Saules sastāvam, kas apliecina dabas vienotību. Mūsdienu metodes var izmērīt dzīvas vielas masu, tajā esošās enerģijas daudzumu un tai atbilstošās telpas raksturu. Mūsdienu dzīvajai vielai ir raksturīga liela ķīmiskā daudzveidība.

3. Biosfēras abiotiskās (nedzīvās) sastāvdaļas

Ūdens, gaiss, augsnes, to ķīmiskais sastāvs, fizikālās īpašības, galvenokārt temperatūra, kosmiskais starojums, gravitācija, magnētisms – tās ir biosfēras abiotiskās sastāvdaļas.

Biosfēra pirmām kārtām ietver tās planētas zonas, kurās ir apstākļi ne tikai dzīvo būtņu izdzīvošanai, bet arī vairošanai - tas ir dzīvības eksistences lauks. Tai blakus atrodas teritorijas, kurās dzīvās būtnes cieš un tikai izdzīvo, bet nevar vairoties - dzīvības ilgtspējas lauks.

Sauszemes abiotiskie apstākļi, kas nosaka dzīvības pastāvēšanas lauku:

Pietiekams skābekļa un oglekļa dioksīda daudzums,

Pietiekams daudzums šķidra ūdens, nevis ledus vai tvaika,

Labvēlīga temperatūra: ne pārāk augsta, lai olbaltumviela nesarecētu, un ne pārāk zema, lai normāli darbotos fermenti, kas paātrina bioķīmiskās reakcijas,

Dzīvai būtnei ir nepieciešams iztikas minimums minerālvielu.

Biosfēra ir globāla ekosistēma, īpašs Zemes apvalks, dzīvības izplatības sfēra, kuras robežas nosaka organismiem piemērotu abiotisko apstākļu klātbūtne: temperatūra, šķidrais ūdens, gāzu sastāvs, minerālās barošanas elementi.

4. Augsne ir unikāla biosfēras sastāvdaļa

19. gadsimta beigās. Lielais krievu dabaszinātnieks V. V. Dokučajevs, pētot melnzemi un citas Krievijas ielejas un Kaukāza augsnes, konstatēja, ka augsnes ir dabiski ķermeņi un pēc ārējām iezīmēm un īpašībām ļoti atšķiras no akmeņiem, uz kuriem tās veidojušās. To izplatība uz Zemes virsmas ir pakļauta stingriem ģeogrāfiskiem modeļiem.

Augsņu daudzveidība ir milzīga. Tas ir saistīts ar dažādām augsnes veidošanās faktoru kombinācijām: akmeņiem, virsmas vecumu, augu un dzīvnieku populācijām un reljefu.

Augsne ir īpašs dabas ķermenis un dzīves vide, kas rodas, pārveidojot akmeņus uz zemes virsmas, dzīvo organismu, ūdens un gaisa kopīgās darbības rezultātā.

Augsnes veidošanās procesi uz Zemes ir grandiozi pēc planētas mēroga un ilguma procesiem, veidojot augsnes organiskās vielas, to bioloģisko uzkrāšanos un auglības rašanos.

5. Biosfēra un kosmoss

Zeme ir unikāla planēta, tā atrodas vienīgajā iespējamā attālumā no Saules, kas nosaka Zemes virsmas temperatūru, kurā ūdens var atrasties šķidrā stāvoklī.

Zeme no saules saņem milzīgu enerģijas daudzumu un tajā pašā laikā uztur aptuveni nemainīgu temperatūru. Tas nozīmē, ka mūsu planēta izstaro kosmosā gandrīz tādu pašu enerģijas daudzumu, kādu tā saņem no kosmosa: ieplūdei un aizplūšanai jābūt līdzsvarotām, pretējā gadījumā sistēma kādu dienu zaudēs stabilitāti. Zeme vai nu uzkarsīs, vai sasals un pārvērtīsies par nedzīvu ķermeni.

Biosfēra ir cieši saistīta ar kosmosu. Enerģijas plūsmas, kas nonāk Zemē, rada apstākļus, kas atbalsta dzīvību. Magnētiskais lauks un ozona vairogs aizsargā planētu no pārmērīga kosmiskā starojuma un intensīva saules starojuma. Kosmiskais starojums, kas sasniedz biosfēru, nodrošina fotosintēzi un ietekmē dzīvo būtņu darbību.

6. Dzīvās vielas ekoloģiskā mijiedarbība: kurš ko ēd

Planēta Zeme no citām planētām atšķiras ar to, ka tās biosfērā ir viela, kas ir jutīga pret saules starojuma plūsmu – hlorofils. Tieši hlorofils nodrošina saules starojuma elektromagnētiskās enerģijas pārvēršanu ķīmiskajā enerģijā, ar kura palīdzību biosintēzes reakcijās notiek oglekļa un slāpekļa oksīdu reducēšanās process.

Zaļā augā notiek fotosintēze - ogļhidrātu ražošanas process no ūdens un skābekļa dioksīda (kas atrodas gaisā vai ūdenī). Šajā gadījumā skābeklis izdalās kā blakusprodukts. Zaļie augi tiek klasificēti kā autotrofi – organismi, kas visus dzīvībai nepieciešamos ķīmiskos elementus ņem no apkārtējās inertās vielas un sava ķermeņa uzbūvei nav nepieciešami gatavi cita organisma organiskie savienojumi. Galvenais enerģijas avots, ko izmanto autotrofi, ir Saule. Heterotrofi ir organismi, kuru uzturā ir vajadzīgas citu organismu veidotās organiskās vielas. Heterotrofi pakāpeniski pārveido autotrofu veidotās organiskās vielas, nogādājot to sākotnējā minerālā stāvoklī.

Iznīcinošo (destruktīvo) funkciju veic katras dzīvās matērijas valstības pārstāvji. Sabrukšana, sadalīšanās ir katra dzīvā organisma vielmaiņas neatņemama īpašība. Augi veido organiskās vielas un ir lielākie ogļhidrātu ražotāji uz Zemes; bet tie arī izdala dzīvībai nepieciešamo skābekli kā fotosintēzes blakusproduktu.

Elpošanas procesā visu dzīvo sugu ķermeņos veidojas ogļskābā gāze, ko augi atkal izmanto fotosintēzei Ir arī dzīvu būtņu veidi, kuriem mirušo organisko vielu iznīcināšana ir uztura veids jaukts uztura veids, tos sauc par miksotrofiem.

Biosfērā notiek procesi, kas neorganiskās, inertās vielas pārvērš organiskās vielās un apvērš organisko vielu pārkārtošanos minerālvielā. Vielu kustība un transformācija biosfērā tiek veikta, tieši piedaloties dzīvām vielām, kuru visi veidi ir specializējušies dažādās uztura metodēs.

7. Atomu biogēnā migrācija - biosfēras ekosistēmas īpašība

Ierobežotais vielas daudzums, kas pastāv biosfērā, vielu ciklā ir ieguvis bezgalības īpašību.

Vielas cikla tēlu biosfērā rada ūdensdzirnavu ritenis. Taču, lai ritenis grieztos, nepieciešama pastāvīga ūdens plūsma. Līdzīgi saules enerģijas plūsma, kas nāk no kosmosa, pagriež "dzīvības ratu" uz mūsu planētas. Cik ātri ritenis griežas? Bioģeoķīmisko ciklu laikā vairuma ķīmisko elementu atomi neskaitāmas reizes gāja cauri dzīvai būtnei. Piemēram, viss atmosfērā esošais skābeklis "apgriežas" caur dzīvām vielām 2000 gadu laikā, oglekļa dioksīds - 200-300 gadu laikā, bet viss biosfēras ūdens - 2 miljonu gadu laikā.

Dzīvā viela ir ideāls saules enerģijas uztvērējs.

Enerģija, kas absorbēta un izmantota fotosintēzes reakcijā un pēc tam uzkrāta kā ogļhidrātu ķīmiskā enerģija, ir ļoti liela, tiek ziņots, ka tā ir salīdzināma ar enerģiju, ko 100 gadu laikā patērē 100 tūkstoši lielo pilsētu. Heterotrofi izmanto augu organiskās vielas kā pārtiku: organiskās vielas oksidējas ar skābekli, ko organismā nogādā elpošanas orgāni, veidojoties oglekļa dioksīdam, reakcija notiek pretējā virzienā. Tādējādi tas, kas padara dzīvi par “mūžīgu”, ir vienlaicīga autotrofu un heterotrofu pastāvēšana.

Fakti un diskusijas par “dzīvības ratu” biosfērā dod tiesības runāt par atomu biogēnās migrācijas likumu, kuru formulēja V.I. Vernadskis: ķīmisko elementu migrācija uz zemes virsmas un biosfērā kopumā notiek vai nu ar dzīvās vielas tiešu līdzdalību, vai arī tā notiek vidē, kuras ģeoķīmiskās īpašības nosaka dzīvā viela, gan tā, kas tagad apdzīvo. biosfēru un to, kas darbojās uz Zemes visā ģeoloģijas vēsturē.

Dažādu valstību un dažāda veida dzīvā viela nodrošina nepārtrauktu vielu apriti un enerģijas pārveidi. Tas atklāj atomu biogēnās migrācijas likumu V.I. Vernadskis: biosfērā ķīmisko elementu migrācija notiek ar obligātu dzīvo organismu tiešu līdzdalību. Biogēnā atomu migrācija nodrošina dzīvības nepārtrauktību biosfērā ar ierobežotu vielas daudzumu un pastāvīgu enerģijas plūsmu.

8. Kā attīstījās biosfēra? piecas vides katastrofas

Kopš mūsdienu paleontoloģijas pamatlicēji atklāja, ka pārakmeņojušies nogulumi ļauj nolasīt dzīvības attīstības ceļu, esam uzzinājuši, ka organiskā pasaule uz Zemes ne reizi vien ir piedzīvojusi traģiskus notikumus, kas noveda pie gandrīz pilnīgas dzīvības iznīcināšanas uz planētas. Pēdējo 500 miljonu gadu laikā Zeme vairākas reizes negaidīti izrādījās smagi slima, un reiz - tas bija pirms 250 miljoniem gadu - dzīvība uz Zemes gandrīz apstājās.

Eksperti identificē piecas galvenās katastrofas, kuras ir piedzīvojusi biosfēra: karbona periods, permas periods, triass, juras periods un krīta periods. Katra no katastrofām izraisīja dzīvās vielas attīstību: pilnīgāku pielāgošanos videi; vairāku sugu parādīšanās; to iekļūšanu jaunos dzīves apstākļos.

Ar katru katastrofu, kas notiek biosfērā, kopā ar uzvarēto sugu masu mēs redzam arī uzvarētājus. Sākumā viņu bija ļoti maz, taču viņi prata “noplūkt” savas uzvaras augļus, aizpildot atbrīvoto vietu ar savējiem. Taču nevienai jaunai sugai nevar pārmest, ka tā ir iesaistīta pašā katastrofā savas sugas vai ģimenes labklājības labad. Kataklizmas notika kosmisku vai tīri zemes iemeslu dēļ dzīvās vielas attīstības īpatnību dēļ, kad dažas tās daļas tika apspiestas vai pilnībā noslaucītas no planētas virsmas ar citiem, kuri nespēja pielāgoties mainītajiem dabas apstākļiem.

Dzīvās vielas attīstība biosfērā - tās organizācijas līmeņa un vides pielāgošanās pakāpes paaugstināšanās - notika katastrofu rezultātā - krasas izmaiņas abiotiskajā vidē. Pretrunas starp konstatētajām biosfēras abiotiskajām un biotiskajām sastāvdaļām ģeoloģiskajam laikam pēkšņu vides izmaiņu laikā katru reizi tika atrisinātas biosfēras dzīvās vielas daudzveidības un mainīguma dēļ. Dzīvā viela vienmēr ir saglabājusi dzīvību biosfērā, pateicoties vairāk pielāgotu sugu izdzīvošanai.

9. Biosfēras stabilitāte

Dzīvās pasaules bagātība cilvēku ir valdzinājusi un iepriecinojusi kopš seniem laikiem. Jūrnieki un tirgotāji, misionāri un piedzīvojumu meklētāji, ceļotāji un dziednieki, un pēc tam zinātnieki atveda mājās pārsteidzošu augu un dzīvnieku paraugus no visas pasaules. Jau senajās Nīlas, Mezopotāmijas, Indijas un Ķīnas civilizācijās dabaszinātņu zināšanu apjoms bija ievērojams.

Sugu daudzveidība neizsmeļ visu bioloģisko daudzveidību. Katrā sugā tās populācijas un indivīdi, tostarp cilvēki, ģenētiski atšķiras daudz lielākā mērā, nekā tika uzskatīts iepriekš. Divi nejauši atlasīti indivīdi atšķirsies ar simtiem, varbūt tūkstošiem hromosomu atšķirību. Šādas atšķirības ir ļoti svarīgas, daudzas no tām saistītas ar jutīgumu pret vides parametru izmaiņām, nosaka atsevišķu organismu pielāgošanās spēju vai pat izdzīvošanas iespēju, atgādinot, ka dabiskā atlase turpinās.

Kā bioloģiskā daudzveidība nodrošina biosfēras ilgtspēju? Atbilde ir vienkārša: caur daudzām attiecībām un mijiedarbībām gan savā starpā, gan ar netiešo vielu. Biosfērā ir liels atgriezeniskās saites regulēšanas procesu kopums un līdz ar to arī ciklisku procesu kopums, kas ļauj tai kompensēt mainīgos apstākļus. Tāpēc biosfēra salīdzinoši viegli tiek galā ar tai nepieciešamo dzīves apstākļu automātiskas regulēšanas uzdevumiem.

Globālās ekosistēmas stabilitāti nodrošina tās funkcionālo komponentu dublēšana. Ja ekosistēmā ir vairāki autotrofu veidi, no kuriem katram ir savi optimālie temperatūras apstākļi fotosintēzei, tad temperatūras svārstībām kopējais fotosintēzes ātrums var palikt nemainīgs.

Biosfēras pielāgošanās spēja ārējo apstākļu izmaiņām ir sakārtots process, kurā vienu sugu var aizstāt ar citu, un tajā pašā laikā tā ir mainīga dinamiska līdzsvara plūsma. Biosfēras bioloģiskā daudzveidība nodrošina nepārtrauktu vielu un enerģijas plūsmu bioķīmisko ciklu, saglabājot visu ģeosfēru savienojumus: atmosfēras, litosfēras, hidrosfēras, veidojot dabiskās vides integritāti.

10. Biosfēra un cilvēks: vides apdraudējums

Pasaule jau zina par briesmām, kas tai draud. Un šoreiz ir zināma dzīvā būtne, kas ir atbildīga par tuvojošos katastrofu - Āfrikas primāts, kas 5 miljonu gadu laikā ir ļoti savairojies un tagad izjauc līdzsvaru biosfērā. Šis iebrucējs ir Cilvēks . Pirms tās parādīšanās bija ilgs periods, kurā Homosapiens senči - hominīdi radās, attīstījās un padevās viens otram. Viņi attīstījās un dzīvoja vispārējā dzīves plūsmā, bija tās dalībnieki, un viņiem bija vesela virkne vajadzību un instinktu, kas absolūti nepieciešami dzīvei un evolūcijai. Tas viss padarīja dzīves plūsmu, no vienas puses, holistisku, viegli ievainojamu atsevišķās saitēs un, no otras puses, par sevi labi aizsargātu un sistēmas aizsargātu.

Ir pagājuši tūkstošgades, lielas cilvēku radītas civilizācijas ir radušās un mirušas. Viss mūsdienu civilizācijas krāšņums - preču pārpilnība un daudzveidība, transports, lidojumi kosmosā, iespēja milzīgam skaitam cilvēku nodarboties ar zinātni, mākslu un visbeidzot drošas vecumdienas - tas viss ir milzīgās sekas. mākslīgās enerģijas daudzums, ko cilvēce tagad ir sākusi ražot. Mēs nedzīvojam no Saules enerģijas, tāpat kā augi un dzīvnieki, bet iztērējam oglekļa rezerves – naftu, ogles, gāzi, slānekli, ko simtiem miljonu gadu uzkrājušas pagātnes biosfēras.

Bet kas notiek ar planētas siltuma bilanci? Mākslīgā enerģija tiek izkliedēta un izmantota, lai sildītu Zemi, tās cieto virsmu, okeānu un atmosfēru. Pienāks laiks, kad mākslīgā enerģija sāks ietekmēt planētas siltuma bilances struktūru.

Tādējādi ir jāpārskata arī plaši izplatītā ideja, ka cilvēku saražotās enerģijas daudzuma pieaugums vienmēr ir labs: planētas vidējās temperatūras paaugstināšanās par 4-5 grādiem draud cilvēcei ar vides katastrofu. Un šeit ir robeža, kuru nevar pārkāpt.

Nepavisam nav viegli iepriekš paredzēt šādas sasilšanas rezultātus, pat vispārīgi runājot. Vidējai temperatūrai paaugstinoties, temperatūras starpība starp ekvatoru un polu samazinās. Un tas ir galvenais dzinējs, pateicoties kuram atmosfēra pārvietojas, pārnesot siltumu no ekvatoriālajām zonām uz polārajām zonām. Ja temperatūras starpība palielinās, tad palielinās atmosfēras cirkulācijas intensitāte. Ja tas samazinās, atmosfēras cirkulācija kļūst gausāka, mitruma pārnese samazinās. Tas nozīmē, ka sausās zonas kļūst vēl sausākas, un biotas produktivitāte samazinās.

Pagājušajā gadsimtā slavenais ģeogrāfs, klimatologs, ģeofiziķis profesors A.I.Vokovs, pirmās ģeofizikālās observatorijas dibinātājs Krievijā, formulēja labi zināmu likumu: silts ziemeļos, sauss dienvidos. Šis likums, ko tagad sauc par Voeikova likumu, apkopo daudzu gadu novērojumus. Ikreiz, kad cikliskas vidējās temperatūras maiņas laikā ziemeļos sāk sasilt, Volgas reģionā, Kazahstānā un citos Eirāzijas dienvidaustrumu apgabalos palielinās sauso gadu skaits. Īpaši jutīgi uz nokrišņu daudzuma izmaiņām reaģē tuksnešu un pustuksnešu veģetācija.

Cilvēks meklē veidus, kā ierobežot savu kaitīgo ietekmi uz dabu, jo ir sapratis savu atkarību no biosfēras stāvokļa. Cilvēki saprata, ka viņu darbībai ir radikāli jāmainās un jāatbilst biosfēras dabiskajiem likumiem, kuras robežās var notikt tikai visa dzīvības darbība.

Mēs esam izsekojuši tikai vienai parādībai, kas apliecina, ka cilvēks šobrīd var ļoti viegli pārkāpt to “fatālo līniju”, to līniju, aiz kuras sāksies neatgriezeniski viņa eksistences apstākļu maiņas procesi. Biosfēra sāks pāriet uz jaunu stāvokli, un jaunajā stāvoklī cilvēkiem var nebūt vietas. Tāpēc cilvēcei ir jāspēj paredzēt savas rīcības rezultātus un zināt, kur ir tā “aizliegtā robeža”, kas šķir civilizācijas tālākas attīstības iespēju no tās vairāk vai mazāk straujas iznīcības.

Katra bioloģiskā suga (un cilvēki nav izņēmums) var dzīvot diezgan šaurās vides robežās, kurai tā ir ģenētiski pielāgota. Ja dzīves vide mainās ātrāk, nekā var notikt sugas adaptācija vai reorganizācija jaunā veidojumā, organisms neizbēgami izmirst.

Dzīvās vielas pārklājums uz planētas krasi mainās. Tas saraujas kā Balzaka šagrēna āda. Un pati āda retinās pat tīri mehāniskā nozīmē - izzūd meži, degradējas melnaugsnes utt. Cilvēcei no kājām zūd gan tās dzīves tuvākās vides, gan ekonomiskās attīstības pamats.

Šobrīd dzīvās vielas izsīkšanas un dzīvo sugu izzušanas process ir desmit un dažos gadījumos pat simts reižu intensīvāks nekā dinozauru izmiršana pirms 65 miljoniem gadu. Sugas ne tikai izzūd, mainās visa dzīvās vielas struktūra. Lielie dzīvnieki un augi tiek aizstāti ar mazākiem: nagaiņi - grauzēji, grauzēji - zālēdāji kukaiņi.

Dzīvās vielas sastāva zudumi var izraisīt planētas bioģeoķīmiskās sistēmas ārkārtas iznīcināšanu Globālie bioģeoķīmisko ciklu izkropļojumi apdraud dabu, nevis tādu, kurai ir pielāgota mūsdienu ekonomika. Būs nepieciešams kapitālais remonts. Pašreizējās cilvēku ietekmes rezultātā pēcnācējiem draud dabas resursu nabadzība un dabas resursu izsīkšana.

Cilvēcei ir jāsaglabā biosfēras bioloģiskā daudzveidība, jo tās samazināšana izraisa biosfēras procesu traucējumus un katastrofālus.

fiziskas izmaiņas dzīves apstākļos uz planētas.

12. Secinājums

Cilvēce ir sapratusi, cik maza ir mūsu Zeme, un sapratusi, ka dabā notiekošajos procesos ir jāiejaucas ļoti piesardzīgi.

Mūsu planēta ir unikāla, jo uz tās ir dzīvība. Dzīvība caurstrāvo ne tikai ūdens un gaisa elementus, bet arī zemes virsmu. Dzīvību uz Zemes pārstāv dzīvā matērija, ko veido miljoniem sugu un miljardiem īpatņu. Dzīvo vielu, visu Zemes bioloģisko daudzveidību, no kosmiskajiem stariem aizsargā ģeomagnētiskais lauks un ozona vairogs. Visas dzīvības formas un izpausmes neeksistē pašas par sevi, tās savieno sarežģītas attiecības vienotā dzīves kompleksā; globālā ekosistēma (biosfēra) . Šīs attiecības un saiknes dzīvajā dabā ir pārsteidzošas! Katrai radniecīgo sugu grupai, kas veido valstību, ir noteikta loma vielu ciklā: organisko vielu radīšanā, pārveidošanā, iznīcināšanā.

Galvenais enerģijas avots biosfērā ir Saule. Vielu biogēnais cikls neļauj pārtraukt dzīvību uz planētas Zeme. Biosfēras dzīvās būtnes pārveidoja gaisa, ūdens, augsnes ķīmisko sastāvu, noteica to mūsdienu sastāvu, ietekmēja minerālu un iežu veidošanos un Zemes reljefu. Biosfēra ir dzīvības vide un dzīvības darbības rezultāts.

Viens no galvenajiem 21. gadsimta uzdevumiem, kura izpildē ekoloģijai jādod būtisks ieguldījums, ir cilvēka un dabas harmonijas sasniegšana.

Literatūra

1. Brodskis A.K. Īss kurss vispārējā ekoloģijā: mācību grāmata - Sanktpēterburga, 2001.g.

2. Vladimirovs V.A., Izmalkovs V.I. Katastrofas un ekoloģija - M., 2000.

3. Daņilovs-Daņiljans V.I., Losevs K.S. Vides izaicinājums un ilgtspējīga attīstība. – M., 2000. gads.

4. Mamedovs N.M. Vispārējās ekoloģijas pamati: Mācību grāmata.-M., 1998.g.

Panovskih /.- M., 2001.

6. Vide: enciklopēdiskā vārdnīca-uzziņu grāmata:-T.1.-M., 1999.g.

7. Hvangs T.A., Hvangs P.A. Dzīvības drošība.-

1. Biosfēras jēdziens.

2. Biosfēras dzīvā viela.

3. Dzīvās vielas ģeoķīmiskais darbs.

Biosfēras jēdziens.

Ideja par biosfēru kā vispārēju planētu apvalku, kas aptver litosfēras troposfēras, hidrosfēras, nogulumiežu (un, iespējams, granīta) iežu biezumu visā Zemes ģeoloģiskajā vēsturē; kā globāla vienota Zemes sistēma, kurā visu galveno ģeoķīmisko un enerģētisko transformāciju gaitu nosaka dzīvība, tika izstrādāta V. I. Vernadska darbos. Vernadskis pirmais norādīja uz seno un mūsdienu organismu aktīvo transformējošo darbību, mainot mūsu planētas izskatu. Šī procesa milzīgais mērogs ļāva viņam izstrādāt doktrīnu par dzīvības kosmisko lomu Zemes ģeoloģiskajā vēsturē, kas neapšaubāmi dod tiesības uzskatīt viņu par biosfēras doktrīnas pamatlicēju.

Vernadskis par biosfēru sauca to mūsu planētas apgabalu, kurā pastāv vai jebkad ir pastāvējusi dzīvība un kas pastāvīgi ir pakļauta vai ir bijusi pakļauta dzīvo organismu ietekmei.

Katra atsevišķa organisma līdzdalība Zemes ģeoloģiskajā vēsturē ir niecīga. Tomēr uz Zemes ir bezgalīgi daudz dzīvo radību, tām ir augsts vairošanās potenciāls, tās aktīvi mijiedarbojas ar apkārtējo vidi un galu galā pārstāv īpašu, globāla mēroga faktoru, kas pārveido Zemes augšējos čaulas. Organismu nozīme ir saistīta ar to lielo daudzveidību, visuresošo izplatību, pastāvēšanas ilgumu Zemes vēsturē, bioķīmiskās aktivitātes selektīvo raksturu un ārkārtīgi augstu ķīmisko aktivitāti salīdzinājumā ar citām dabas sastāvdaļām. Tāpēc biosfēra ir tā Zemes zona, kuru klāj dzīvās vielas ietekme. No mūsdienu perspektīvas biosfēra tiek uzskatīta par lielāko ekosistēmu uz planētas, kas atbalsta vielu globālo apriti.

Mūsdienu dzīvība ir plaši izplatīta Zemes garozas augšējā daļā (litosfērā), Zemes gaisa apvalka apakšējos slāņos (atmosfērā) un Zemes ūdens apvalkā (hidrosfērā). Lai apzīmētu visas dzīvības kopumu uz Zemes, kopā ar tās tuvāko vidi un resursiem, mēs ieviešam terminu “mūsdienu biosfēra” vai “ekosfēra”.

Ekosfēra pārklāj zemeslodi ar nepārtrauktu apvalku, un tās vertikālais apjoms svārstās no metra daļām - ārkārtīgi nabadzīgos apgabalos (Arktikas un Antarktikas tuksneši) - līdz tūkstošiem metru. Ekosfēras apakšējo robežu galvenokārt ierobežo iežu un gruntsūdeņu temperatūra, kas pakāpeniski palielinās līdz ar dziļumu un 1,5-15 km līmenī jau pārsniedz 100°C. Tāpēc dzīvie organismi nelielā attālumā iekļūst dziļi Zemē. Lielākais dziļums, kādā baktērijas ir atklātas zemes garozas iežos, ir 4 km. Naftas laukos 2 - 2,5 km dziļumā baktērijas tiek reģistrētas ievērojamā daudzumā. Okeānā dzīvība ir plaši izplatīta līdz lielākam dziļumam un ir sastopama pat okeāna ieplakās 10–11 km attālumā no virsmas, jo temperatūra tur ir aptuveni 0°C. Tomēr, pēc Vernadska domām, biosfēras apakšējā robeža būtu jāievelk vēl dziļāk. Biosfērā ietilpst arī gigantiskie nogulumiežu slāņi, kas pamazām uzkrājas okeānā, kuru izcelsme ir saistīta ar dzīvo būtņu darbību. Saskaņā ar dinamiskiem procesiem zemes garozā tās dziļumos pakāpeniski tiek ievilkti nogulumieži, kas augstas temperatūras un spiediena ietekmē metamorfozējas. Zemes garozas metamorfie ieži, kas iegūti no nogulumiežiem, galu galā ir arī dzīvības atvasinājumi.

Dzīvības augšējo robežu atmosfērā nosaka ultravioletā starojuma pieaugums ar augstumu. 25 - 27 km augstumā lielāko daļu Saules ultravioletā starojuma absorbē plāns ozona slānis, kas atrodas šeit - ozona ekrāns. Visas dzīvās būtnes, kas paceļas virs ozona aizsargslāņa, mirst. Atmosfēra virs Zemes virsmas ir piesātināta ar dažādiem dzīviem organismiem. Baktēriju un sēnīšu sporas ir sastopamas līdz 20 - 22 km augstumam, bet lielākā aeroplanktona daļa koncentrējas slānī līdz 1-1,5 km. Lai gan mūsdienu organismu dzīvības procesi koncentrējas tikai ekosfērā, dzīvās vielas (mūsdienu vai pagātnē esošās) ietekme ir jūtama tālu aiz tās robežām. Tāpēc Vernadska biosfēra (kā visu bijušo ekosfēru eksistences zona) sniedzas tālu aiz mūsdienu ekosfēras robežām, klājot vertikālu slāni 40-50 km biezumā.

Aptuvenā biosfēras masa ir 0,05% no Zemes masas, un tās tilpums ir 0,4% no planētas tilpuma.

Biosfēras struktūra ir sarežģīta daudzkomponentu sistēma - gāzveida, šķidru, cietu un bioloģisku organizāciju kombinācija. To raksturo stingra organizācija, skaitļu bioloģiskais līdzsvars un to veidojošo organismu savstarpēja pielāgošanās. Vernadskis uzsvēra, ka biosfēra ir jāuzskata par neatņemamu Zemes ģeoloģisko apvalku, ļoti sarežģītu pašregulējošu sistēmu, kas sastāv no dzīvas vielas un nedzīvas matērijas. Vernadskis visu planētas organismu kolekciju sauca par dzīvu vielu. Inertā viela, pēc Vernadska domām, ir to biosfēras vielu kopums, kuru veidošanā nepiedalās dzīvie organismi - t.i. magmatiskas, neorganiskas izcelsmes ieži, dzīvo organismu modificētas kosmiskas izcelsmes vielas, kosmiskie putekļi, meteorīti. Biogēno vielu rada un apstrādā dzīvība, dzīvo organismu kolekcijas. Tas ir ārkārtīgi spēcīgas potenciālās enerģijas avots (ogles, augsnes humuss, eļļa, bitumens, kūdra utt.). Pēc biogēnas vielas veidošanās tajā esošie dzīvie organismi ir neaktīvi. Īpaša kategorija ir bioinerta viela. Vernadskis noteica, ka to "biosfērā rada vienlaikus dzīvi organismi un inerti procesi, kas pārstāv abu dinamiskā līdzsvara sistēmas". Organismiem bioinertās vielās ir vadošā loma. Planētas bioinertā viela ir augsnes, laikapstākļu garoza, visi dabiskie ūdeņi, kuru īpašības ir atkarīgas no dzīvās vielas aktivitātes uz Zemes.