Biosfera yra kaip bet kuri ekosistema. Biosferos, kaip pasaulinės ekosistemos, savybės. Kodėl biosfera yra pasaulinė ekosistema

Ar tu čia: Kraujas

Paskaita:

Biosfera – kaip pasaulinė ekosistema

1. Įvadas

2. Biosfera

2.1. Biosferos struktūriniai lygiai

2.2.

2.3. Gyvoji biosferos medžiaga

2.4. Biosferos raidos istorija

3. Biosferos doktrina

3.1. Biosferos tyrimo istorija

3.2. Vernadskio mokymas

4. Ekosistema

4.1. Ekosistemos samprata

4.2. Ekosistemų klasifikacija

4.3. Ekosistemos komponentai

4.4. Medžiagų ciklas

4.5. Biosfera – pasaulinė ekosistema

5. Išvada

1. ĮVADAS

Biosfera vaidina pagrindinį vaidmenį gyvybės egzistavimui Žemėje. Biotinės ir abiotinės dalių sąveikos dėka susidaro unikali aplinka - ekosistema, kurioje vyksta medžiagų cirkuliacija, užtikrinanti biocenozių pusiausvyros palaikymą.

Žmogus yra tiesiogiai susijęs su biosfera. Ji negali palikti šio apvalkalo, reikalaujanti nuolatinio energijos tiekimo iš ekosistemų gamintojų gaminamų produktų, apsaugos nuo kosminės spinduliuotės ir gyvybei tinkamo mikroklimato. Todėl gyvybiškai svarbi šiuolaikinės žmonijos užduotis yra išsaugoti savo buveinę pusiausvyros būsenoje (perėjimas iš technosferos į noosferą – pagrįstai kontroliuojamą sferą). Visapusiškas biosferą sudarančių komponentų veikimo mechanizmo supratimas leidžia suprasti kiekvieno komponento išsaugojimo svarbą, o tai ypač svarbu dabar, kai neracionalus biosferos išteklių naudojimas pažeidžia pusiausvyrą ir sukelia negrįžtamus naikinimo procesus. plono „gyvybės apvalkalo“.

2. BIOSFERA

Šiuolaikine prasme biosfera yra Žemės apvalkalas, kuriame yra gyvosios medžiagos ir ta abiotinės aplinkos dalis, su kuria nuolat keičiasi biologinė medžiaga. Gyvoji medžiaga čia reiškia visų Žemėje gyvenančių organizmų visumą. Biosfera tęsiasi iki apatinės atmosferos dalies, hidrosferos ir plonos viršutinės litosferos juostos bei dirvožemio paviršiaus. Tačiau šis skirstymas yra šiek tiek savavališkas, nes atskirų „gyvybės salų“, atsiradusių dėl technogenezės, galima rasti už gyvybės sluoksnio ribų, pavyzdžiui, erdvėlaivių, gręžinių.

2.1. Biosferos struktūriniai lygiai

Biosferoje išskiriami šie struktūriniai lygmenys (1 pav.):

Ryžiai. 1. Biosferos struktūriniai lygiai

- Aerobiosfera.Įsikūręs atmosferoje (dujiniame planetos apvalkale). Medžiagos atmosferoje pasiskirsto netolygiai, o tai lemia oro tankio sumažėjimas, nutolus nuo paviršiaus. Paprastai atmosfera skirstoma į tris didelius sluoksnių rinkinius: troposferą (nuo paviršiaus iki 8-10 km aukščio), stratosferą (8-10 km iki ozono sluoksnio) ir jonosferą (virš ozono sluoksnio). . Išsamiau jis skirstomas į tropobiosfera(atitinka troposferą – 8-10 km), kurioje susitelkę beveik visi aerobiontai (oro sluoksnyje nuolat gyvenantys organizmai, kuriems reikalinga drėgmė ir skendinčios dalelės – aerozoliai; daugiausia bakterijos), ir altobiosfera(nuo 8-10 km. Iki ozono sluoksnio, po kurio stipri ultravioletinė spinduliuotė neleidžia egzistuoti gyvybės formoms.
Šiais laikais taip pat kartais išskiriama parabiosfera(virš ozono sluoksnio, kur kai kurie organizmai gali atsitiktinai patekti, bet negali normaliai egzistuoti), apobiosfera(virš 60–80 km esantis sluoksnis, kuriame gyvi organizmai niekada nepakyla, tačiau biologinės medžiagos gali būti įnešamos labai mažais kiekiais) ir artebiosfera(kosmoso erdvė, kurioje žmogaus sukurtose ribotose erdvėse egzistuoja biologinės būtybės, t. y. kosminiai palydovai, kosminės stotys ir kt.).

- Hidrobiosfera.Planetos vandens apvalkalas, kurį vaizduoja vandenynai, jūros ir sausumos vandenys (hidrosfera). Jis tęsiasi nuo rezervuarų paviršiaus iki 11 km gylio. (Marianos tranšėjos). Padalintas į marianobiosfera(arba okeanobiosfera) ir akvabiosfera, kurią savo ruožtu kai kurie mokslininkai skirsto į limnoakvabiosfera(ežerų biosfera, įskaitant halolimnobiosfera– druskingų ežerų biosfera) ir reakvabiosfera(upės).

- Geobiosfera.Labiausiai organizmų apgyvendintas apvalkalas, besitęsiantis nuo dirvožemio paviršiaus ties atmosferos ir hidrosferos riba iki kelių kilometrų gylio (viršutinė litosferos dalis). Geobiosfera yra padalinta į paviršinę dalį - terrabiosfera, ir požeminė dalis - litobiosfera(žr. 2 pav.). Pastarasis neturi galutinai nustatytų apatinių ribų ir teoriškai gali nusitęsti iki 20-25 km, kuriame dėl maždaug 450 °C temperatūros esant bet kokiam slėgiui vanduo virsta garais, todėl bet kokių organizmų egzistavimas tampa neįmanomas. Šiandien eksperimentiškai patvirtintas mikroorganizmų paplitimo gylis yra apie 2 km [ 2 ].

Ryžiai. 2. Biosferos sluoksnių ir jų paplitimo aukščių santykis

2.2. Abiotiniai biosferos komponentai

Į abiotinius (negyvus, inertiškas) komponentams priskiriama medžiaga, kurios kūrime gyvoji medžiaga nedalyvavo: žemės pluta (išskyrus viršutinį sluoksnį – dirvožemį, taip pat suakmenėjimo, t. y. organinių medžiagų laidojimo, produktai), mineralai ir medžiagos, patenkančios į biosferą iš už jos ribų (erdvė, planetos gelmės). Gana sunku išskirti absoliučiai „gryną“ inertinę medžiagą, nes visos negyvosios medžiagos biosferoje patiria gyvų organizmų įtaką. Todėl gyvų organizmų suformuota ir apdorota inertinė medžiaga vadinama bioinertiškas(pavyzdžiui: dirvožemis, dumblas).

Biogeninis substancija yra gyvosios medžiagos sukurta ir perdirbta medžiaga. Organinės evoliucijos metu gyvi organizmai per savo organus, audinius, ląsteles, kraują tūkstantį kartų praėjo per visą atmosferą, visą pasaulio vandenynų tūrį ir didžiulę mineralinių medžiagų masę (pvz., taip anglis, nafta susidarė mineralinės uolienos ir deguonis).

2.3. Gyvoji biosferos medžiaga

Gyvoji medžiaga arba biomasė–visų gyvų organizmų Žemėje visuma, galinti daugintis, plisti po planetą, kovoti dėl maisto, vandens, teritorijos ir kt.Gyvoji medžiaga yra susijusi su inertine medžiaga – atmosfera (iki ozono ekrano lygio), visiškai su hidrosfera ir litosfera, daugiausia dirvožemio ribose, bet ne tik.

Gyvoji biosferos medžiaga yra nevienalytė ir turi trijų tipų trofinę sąveiką: autotrofiją, heterotrofiją, miksotrofiją.

Trofinės ekologinės sąveikos prisideda prie neorganinės (inertinės) medžiagos virsmo organine medžiaga ir atvirkštinio organinių medžiagų restruktūrizavimo į mineralines medžiagas.

Gyvai medžiagai būdingos tam tikros savybės: tai milžiniška laisva energija; cheminės reakcijos, vykstančios tūkstančius ir net milijonus kartų greičiau nei kitose planetos medžiagose; specifiniai cheminiai junginiai– baltymai, fermentai ir kiti junginiai, kurie yra stabilūs gyvuose organizmuose; savavališko judėjimo galimybė– augimas ar aktyvus judėjimas; noras užpildyti visą aplinkinę erdvę; įvairių formų, dydžių, cheminių variacijų ir t.t., gerokai viršijančių daugybę negyvos, inertiškos medžiagos kontrastų.

Gyvosios medžiagos kiekis biosferoje per atskirai nagrinėjamą geologinį laikotarpį yra pastovus. Pagal biogeninės atomų migracijos dėsnį, gyvoji medžiaga pasirodo esanti energetinė ir cheminė tarpininkė tarp Saulės ir Žemės paviršiaus.

2.4. Biosferos raidos istorija

Per visą Žemės istoriją biosfera vystėsi nevienodai. Didžiausia jo įtaka planetos išorinės išvaizdos formavimuisi tapo pastebima tik per pastaruosius 600–700 milijonų metų, kai žemynams įsikūrus, fotosintezės vaidmuo smarkiai išaugo, o tai lėmė daug kartų išaugusią proporciją. deguonies senovės atmosferoje.

Biosferos raidoje apytiksliai galima išskirti kelis etapus, kurių kiekvienas pasižymi svarbia progresyvia pažanga; kurie galiausiai lėmė esamos biosferos būklės susiformavimą (3 pav.).

3 pav. Pagrindiniai biosferos vystymosi etapai

- Chemogenezė (cheminė evoliucija). Dauguma hipotezių apie gyvybės atsiradimą Žemėje rodo, kad ilgą laiką po to, kai susiformavo gyviems organizmams išlikti tinkama temperatūros aplinka, planeta buvo negyva. Tuo metu jo paviršiuje, atmosferoje ir vandenyne, veikiant trumpųjų bangų saulės spinduliams, vyko lėta abiogeninė organinių junginių (metano, vandenilio, amoniako, vandens garų) sintezė, dėl kurios susidarė pirmieji, primityviausi organizmai. Etapas truks ne mažiau kaip 1 milijardą metų.

- Biogenezė.Esminis veiksnys, nulėmęs sudėtingų organizmų atsiradimą iš paprastų, buvo atmosferos prisotinimas deguonimi, kuris, didėjant jo koncentracijai viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, veikiant ultravioletinei spinduliuotei, susidarė ozono dujos, kurios turėjo trumpųjų bangų spinduliuotę sulaikanti savybė, naikinanti gyvybės formas. Pradinėse biogenezės stadijose deguonies koncentracija buvo ne didesnė kaip 0,1% šiuolaikinio lygio; Atmosferos kaita prasidėjo maždaug prieš 2 milijardus metų, kai atsirado pirmieji fotosintetiniai organizmai (akivaizdu, kad tai buvo melsvadumbliai – prokariotai). Reikšmingas deguonies dalies padidėjimas prasidėjo maždaug prieš 1,5 milijardo metų, kai atsirado chlorofilo ląstelės, kurios sugeria anglies dioksidą ir išskiria didelius kiekius deguonies. Maždaug prieš 600 milijonų metų dar vienas staigus deguonies dalies atmosferoje padidėjimas (nuo 3% šiuolaikinės vertės prieš 700 milijonų metų iki 50% kreidos periodu prieš 140 milijonų metų). To priežastis buvo iš pradžių žemesnių, paskui aukštesnių autotrofų atsiradimas ir apsigyvenimas visuose žemynuose.

- Sociogenezė.Žmogaus atsiradimas ir jo gyvenvietė planetoje (prieš 1,5–3 mln. metų).

- Technogenezė.Aktyvaus techninio apvalkalo – technogeninių ir gamtinių-techninių kompleksų (gamybinės veiklos rezultatų) formavimosi laikotarpiu biosfera patyrė reikšmingų pokyčių, kuriais žmogus save apsupo. Etapo pradžia siejama su miesto gyvenviečių atsiradimu prieš 10-15 tūkst.

- Noogenezė.Paskutinis, aukščiausias biosferos vystymosi etapas, pirmiausia susijęs su vienpusio gamtos išteklių naudojimo (būdingo technogenezei) pavertimu racionaliai valdoma socialine-gamtine sistema (noosfera). Jo bruožas yra abipusiai naudinga gamtos ir žmonių bendruomenės sąveika, kai žmogaus veikla tampa lemiamu pasaulinės plėtros veiksniu, ypač jo aplinkos išorine išvaizda. Tuo pačiu, kadangi žmonija gali egzistuoti tik palankiame gyvybei sluoksnyje – biosferoje, pagrindinis noosferos kūrimo tikslas yra išsaugoti tokį biosferos tipą, kuris užtikrina žmogaus išlikimą ir vystymąsi bei jo sąveiką su aplinka. Pirmą kartą šį terminą įvedė ir aprašė sovietų mokslininkas V. Vernadskis.

3. MOKYMAS APIE BIOSFERE

Šiuolaikinis termino „biosfera“ supratimas ir jo identifikavimas kaip gyvosios medžiagos pasiskirstymo sritis įmanomas J.-B. Lamarkas, E. Suesas, V. Vernadskis ir kiti mokslininkai, kurių dėka biosfera tapo pagrindiniu naujojo mokslo – ekologijos – tyrimo objektu. Biosferos tyrimas ir būsimos jos raidos planavimas negali būti atskirtas nuo jos formavimosi istorijos tyrimo.

3.1. Biosferos studijų istorija

„Biosfera“ kaip sąvoka, atspindinti gyvų organizmų pasiskirstymo sritį, savo darbuose pirmą kartą buvo pristatyta prancūzų gamtininko J.-B. Lamarkas (1802).Jis pabrėžė, kad visos Žemės rutulio paviršiuje esančios ir jo plutą formuojančios medžiagos susidarė dėl gyvų organizmų veiklos.

Faktai ir nuostatos apie biosferą kaupėsi palaipsniui, susiję su botanikos, dirvožemio mokslo, augalų geografijos ir kitų daugiausia biologijos mokslų, taip pat geologijos disciplinų raida.Tačiau tuo metu sparti gamtos mokslų stratifikacija lėmė, kad terminas neįsigalėjo. Tik praėjus daugiau nei 70 metų, 1875 m., austrų geologas E. Suessas vėl paminėjo šį terminą.Iš pradžių „biosfera“ reiškė tik mūsų planetoje gyvenančių gyvų organizmų visumą, nors kartais buvo nurodomas jų ryšys su geografiniais, geologiniais ir kosminiais procesais, tačiau kartu buvo atkreiptas dėmesys į gyvosios gamtos priklausomybę nuo neorganinės prigimties jėgos ir medžiagos. Netgi pats termino „biosfera“ autorius E. Suessas savo knygoje „Žemės veidas“, išleistoje praėjus trisdešimčiai metų po termino įvedimo (1909), nepastebėjo atvirkštinio biosferos poveikio ir apibrėžė. tai kaip „erdvėje ir laike ribotų organizmų rinkinys, gyvenantis Žemės paviršiuje“.

O trečiasis ir paskutinis koncepcijos atgaivinimas tapo įmanomas sovietų geologo, sukūrusio XX a. XX amžiaus modernioji biosferos doktrina (1926). Iš pradžių Vernadskio moksliniams darbams nebuvo skiriamas deramas dėmesys, tačiau po Antrojo pasaulinio karo radioaktyvios ir cheminės oro, vandens ir dirvožemio taršos pasekmės privertė mokslininkus grįžti prie Vernadskio tyrimų.

3.2. Vernadskio mokymas

Vernadskio nuomone, visa Žemės išvaizda, visi jos kraštovaizdžiai, atmosfera, vandenų cheminė sudėtis ir nuosėdinių uolienų storis savo kilmę lemia gyvoji medžiaga. Gyvybė yra jungiamoji erdvė tarp Kosmoso ir Žemės, kuri, naudodama iš kosmoso ateinančią energiją, transformuoja inertišką materiją ir kuria naujas materialaus pasaulio formas. Taip gyvi organizmai sukūrė dirvožemį, pripildė atmosferą deguonimi, paliko kilometrų ilgio nuosėdinių uolienų sluoksnius ir podirvio kuro išteklius ir ne kartą per save praleido visą Pasaulio vandenyno tūrį. Vernadskis nenagrinėjo gyvybės atsiradimo problemos, jis suprato ją kaip natūralų materijos savaiminio organizavimo etapą bet kurioje kosmoso dalyje, vedantį į vis naujų jos egzistavimo formų atsiradimą.

Biosferos struktūroje Vernadskis nustatė septynis medžiagos tipus:

1. Gyvas.

2. Biogeninis (atsiranda iš gyvų būtybių arba yra perdirbamas).

3. Inertiška (abiotinė, susiformavusi už gyvybės ribų).

4. Bioinertinis (atsiranda gyvųjų ir negyvųjų sandūroje; bioinertas, anot Vernadskio, apima dirvožemį).

5. Medžiaga yra radioaktyvaus skilimo stadijoje.

6. Išsklaidyti atomai.

7. Kosminės kilmės medžiaga.

Vernadskis buvo panspermijos hipotezės (gyvybės įvedimo į Žemę iš kosmoso) šalininkas. Vernadskis išplėtė kristalografijos metodus ir požiūrius į gyvų organizmų materiją. Jis tikėjo, kad gyvoji medžiaga vystosi tikroje erdvėje, kuri turi tam tikrą struktūrą, simetriją ir disimetriją. Materijos struktūra atitinka tam tikrą erdvę, o jų įvairovė rodo erdvių įvairovę. Taigi gyvieji ir inertiški negali turėti bendros kilmės, jie kilę iš skirtingų erdvių, amžinai esančių šalia Kosmoso. Kurį laiką Vernadskis gyvosios materijos erdvės bruožus siejo su jos tariamu neeuklidiniu pobūdžiu, tačiau dėl neaiškių priežasčių atsisakė šios interpretacijos ir gyvosios materijos erdvę ėmė aiškinti kaip erdvės laiko vienybę.

Vernadskis svarbiu negrįžtamos biosferos evoliucijos etapu laikė jos perėjimą į noosferos stadiją.

4. Biosfera kaip pasaulinė ekosistema

4.1. Sąvoka "ekosistema"

Ekosistema – sistema, susidedanti iš gyvų organizmų bendruomenės (biocenozė), jų buveinės (biotopo) ir jungčių sistemos, kuri keičiasi tarp jų medžiaga ir energija.

Išskirtinis ekosistemos bruožas yrasantykinai uždarų, stabilių erdvėje ir laike medžiagų ir energijos srautų buvimas tarp biotinių irabiotinisekosistemos dalys, todėl ne kiekviena natūralių ar dirbtinių santykių sistema gali būti vadinama ekosistema.

4.2. Ekosistemų klasifikacija

Kadangi ekosistemos yra sudėtingos sistemos, jos klasifikuojamos pagal kelis kriterijus.

Pagal dydį jie skiriasi:

- Mikroekosistemos . Žemiausio rango ekosistemos, savo dydžiu panašios į smulkius aplinkos komponentus: mažas vandens telkinys, pūvantis nuvirtusio medžio kamienas ir kt.

- Mezoekosistemos . Pavyzdžiui, miškas, upė ir kt.

- Makroekosistemos . Jie yra labai plačiai paplitę (jūrose, vandenynuose, žemynuose), pavyzdžiui, Andų kalnuose, žemyninėje Australijos dalyje.

- Pasaulinė ekosistema , kuris yra biosferos analogas.

Ekosistemų stabilumas didėja didėjant teritorijos plotui.

Pagal antropogeninio poveikio laipsnį ekosistemos skirstomos į tris tipus:

- Natūralus (arba natūralios) – ekosistemos, kurios nėra pažeistos žmogaus įtakos. Pavyzdžiui, džiunglės Amazonėje, gamtos draustiniai, vandenynų baseinai, nutolę nuo žmonių gyvenviečių.

- Socionatūralus – žmonių modifikuotos natūralios sistemos (parkas, rezervuaras)

- Antropogeninis - sistemos, kurias žmogus sukūrė siekdamas pelno. Jie skirstomi į technogenines ir agroekosistemas.

Ekosistemos taip pat gali būti klasifikuojamos pagal daugelį kitų požymių: sandarą (sausumos, gėlavandenės, jūrinės, pakrantės ir kt.); energijos šaltinių (pagrindinis šaltinis yra Saulė, bet yra ir kitų subsidijuojančių šaltinių).

Kadangi biomai (makroekosistemos) pasiskirsto pagal konsorciumus, ekosistemos paprastai skirstomos pagal vyraujančios fitocenozės tipą:

Sausumos biomai

Visžalis atogrąžų miškas.
Pusiau visžalis atogrąžų miškas.
Dykuma: žolėta ir krūminė.
Chaparral – vietovės su lietingomis žiemomis ir sausomis vasaromis.
Tropinės stepės ir savana.
Vidutinio klimato zonos stepė.
Vidutinio klimato lapuočių miškas.
Borealiniai spygliuočių miškai.
Tundra: arktinė ir alpinė.

Vandens ekosistemos klasifikuojamos pagal išskirtinius požymius: vandens druskingumą, rezervuaro savybes.

Gėlavandenių ekosistemų tipai
Nejudantis vanduo: ežerai, tvenkiniai ir kt.
Tekantys vandenys: upės, upeliai ir kt.
Pelkės: pelkės ir pelkėti miškai.

Jūrų ekosistemų tipai
atviras vandenynas.
Kontinentinio šelfo vandenys (pakrančių vandenys).
Aukštuminiai plotai (gelmių vandenų, kylančių į paviršių; derlingos vietovės su produktyvia žvejyba).
Estuarijos (pakrančių įlankos, sąsiauriai, upių žiotys, druskingos pelkės ir kt.).

Reikėtų atsižvelgti į tai, kad aukščiau pateikta klasifikacija apima tik dideles ekosistemas – biomus.

4.3. Ekosistemos komponentai

Ekosistemą gali sudaryti du komponentai – biotinis ir abiotinis. Biotikas skirstomas į autotrofinius (organizmai, kurie pirminę energiją egzistavimui gauna iš foto- ir chemosintezės arba gamintojų) ir heterotrofinius (organizmai, kurie gauna energiją iš organinių medžiagų oksidacijos – vartotojai ir skaidytojai) komponentus, sudarančius trofinę ekosistemos struktūrą.

Vienintelis energijos šaltinis ekosistemos egzistavimui ir įvairių procesų palaikymui joje yra gamintojai, kurie sugeria saulės energiją. Saulės energija biosferoje absorbuojama netolygiai, kaip matyti 1 pav. 4.

Ryžiai. 4. Saulės energijos priėmimas ir paskirstymas

Saulės energija sugeriama tik iš dalies ir tik apie 10% patenka į kiekvieną naują trofinį lygį (Lindemanno taisyklė), o tai sąlygoja ribotą mitybos grandinių ilgį (dažniausiai 5-6 lygius), todėl galima teigti, kad vartotojai ženkliai mažiau energijos nei mėsėdžių, mėsėdžių – mažiau nei fitofagų ir kt. (5 pav.).

Ryžiai. 5. Energijos paskirstymo tarp gamintojų ir vartotojų schema

Kiekvienai ekosistemai būdingas jai būdingas savybių rinkinys ir struktūra.

Ekosistemos struktūros požiūriu yra:

1. Klimato režimas, lemiantis temperatūrą, drėgmę, apšvietimo sąlygas ir kitas fizines aplinkos savybes.

2. Į ciklą įtrauktos neorganinės medžiagos.

3. Organiniai junginiai, jungiantys biotinę ir abiotinę dalis medžiagų ir energijos cikle.

4. Gamintojai yra autotrofiniai organizmai, kurie sukuria pirminę produkciją.

5. Vartotojai yra heterotrofai, mintantys kitus organizmus (plėšrūnus) arba dideles organinės medžiagos daleles.

6. Skaidytojai yra heterotrofai, indaugiausia grybai ir bakterijos, kurios naikina negyvas organines medžiagas, mineralizuoja jas ir taip grąžina į ciklą.

Paskutiniai trys komponentai sudaro ekosistemos biomasę.

Ekosistemos funkcionavimo požiūriu išskiriami šie funkciniai organizmų blokai (be autotrofų):

1. Biofagai organizmai, valgantys kitus gyvus organizmus.

2. Saprofagai organizmai, mintantys negyva organine medžiaga.

Toks skirstymas pagal mitybos rūšis užtikrina biologinių medžiagų cirkuliaciją ekosistemoje. Nuo organinės medžiagos žūties iki jos komponentų vėl įsijungimo į medžiagų ciklą ekosistemoje gali praeiti nemažas laikotarpis, pavyzdžiui, pušies rąsto atveju – 100 ar daugiau metų.

Visi šie komponentai yra tarpusavyje susiję erdvėje ir laike ir sudaro vieną struktūrinę ir funkcinę sistemą.

Komponentai taip pat apima ekotopą, klimatą, edafotopą, biotopą ir biocenozę.

Ecotop– buveinės teritorija (arba akvatorija).organizmai, kuriems būdingas tam tikras aplinkos sąlygų derinys: dirvožemis, gruntas, mikroklimatasir pan., o nepakeisti organizmų veiklos (naujai susiformavusios reljefo formos).

Klimatopas – oro (arba vandens) ekosistemos dalis, kuri savo sudėtimi, oro (vandens) režimu, drėgme (druskumu) ir (ar) kitais parametrais skiriasi nuo aplinkinės.

Edafotopas - dirvožemis, kaip organizmų transformuojamos aplinkos dalis.

Biotopas – biotos transformuotas ekotopas arba, tiksliau, teritorijos atkarpa, kuri yra vienalytė pagal gyvenimo sąlygas tam tikroms augalų ar gyvūnų rūšims arba tam tikrai biocenozei susidaryti.

Biocenozė – istoriškai susiformavusi augalų, gyvūnų, mikroorganizmų kolekcija, gyvenanti žemės sklype ar vandens telkinyje (biotopas). Biocenozes riboja zoocenozių determinantų (determinantų) pasiskirstymas (konsorciumai – augalų populiacijos kartu su juos lydinčiais organizmais), kuriose dominuojančios augalų rūšys sudaro sąlygas gyventi kitiems organizmams.

4.4. Medžiagų ciklas biosferoje

Žemė nuo kitų planetų skiriasi tuo, kad jos biosferoje yra saulės spindulių srautui jautrios medžiagos – chlorofilo. Būtent chlorofilas užtikrina saulės spinduliuotės elektromagnetinės energijos pavertimą chemine energija, kurios pagalba biosintezės reakcijose vyksta anglies ir azoto oksidų redukcijos procesas.

Žaliame augale vyksta fotosintezė – angliavandenių iš vandens ir deguonies dioksido (kurio yra ore arba vandenyje) gamybos procesas. Tokiu atveju deguonis išsiskiria kaip šalutinis produktas. Žalieji augalai priskiriami autotrofams – organizmams, kurie visus gyvybei reikalingus cheminius elementus paima iš juos supančios inertinės medžiagos ir nereikalauja gatavų kito organizmo organinių junginių savo kūnui kurti.

Heterotrofai yra organizmai, kuriems mitybai reikia kitų organizmų suformuotų organinių medžiagų. Heterotrofai palaipsniui transformuoja organines medžiagas, kurias sudaro autotrofai, atvesdami ją į pradinę mineralinę būseną.

Naikinamąją (naikinamąją) funkciją atlieka kiekvienos gyvosios materijos karalystės atstovai. Skilimas ir skilimas yra neatsiejama kiekvieno gyvo organizmo metabolizmo savybė. Augalai sudaro organines medžiagas ir yra didžiausi angliavandenių gamintojai Žemėje, tačiau jie taip pat gamina gyvybei reikalingą deguonį kaip šalutinį fotosintezės produktą.

Kvėpavimo proceso metu visų gyvų rūšių kūnuose susidaro anglies dioksidas, kurį augalai vėl panaudoja fotosintezei. Taip pat yra rūšių gyvų būtybių, kurių mitybos būdas yra negyvų organinių medžiagų sunaikinimas. Yra mišrios mitybos organizmų, jie vadinami miksotrofais.

Biosferoje vyksta procesai, kurių metu neorganinė, inertiška medžiaga paverčiama organine medžiaga ir atvirkštinis organinių medžiagų persitvarkymas į mineralines medžiagas. Medžiagų judėjimas ir transformacija biosferoje vyksta tiesiogiai dalyvaujant gyvoms medžiagoms, kurių visų tipų specializacija yra įvairūs mitybos metodai.

Biosferoje egzistuojantis ribotas medžiagos kiekis per medžiagų ciklą įgijo begalybės savybę. Visi biosferos komponentai sąveikauja tarpusavyje (6 pav.), užtikrindami sistemos stabilumą.

Ryžiai. 6. Aplinkos komponentai

Per biogeocheminius ciklus daugumos cheminių elementų atomai per gyvą būtybę praėjo daugybę kartų. Pavyzdžiui, visas atmosferoje esantis deguonis „apsisuka“ per gyvąją medžiagą per 2000 metų, anglies dioksidas – per 200–300 metų, o visas biosferoje esantis vanduo – per 2 mln.

Gyva medžiaga yra puikus saulės energijos imtuvas. Fotosintezės reakcijoje sugerta ir naudojama energija, o vėliau sukaupta kaip angliavandenių cheminė energija, yra labai didelė, teigiama, kad ją galima palyginti su 100 tūkstančių didžiųjų miestų per 100 metų sunaudota energija. Heterotrofai naudoja augalų organines medžiagas kaip maistą: organines medžiagas oksiduoja deguonis, kurį į organizmą pristato kvėpavimo organai, susidarant anglies dioksidui – reakcija vyksta priešinga kryptimi. Taigi tai, kas daro gyvenimą „amžinu“, yra autotrofų ir heterotrofų egzistavimas vienu metu.

Faktai ir argumentai apie „gyvybės ratą“ biosferoje suteikia teisę kalbėti apie biogeninės atomų migracijos dėsnį, kuris suformulavo: cheminių elementų migracija žemės paviršiuje ir visoje biosferoje vyksta arba tiesiogiai dalyvaujant gyvajai medžiagai, arba ji atsiranda aplinkoje, kurios geocheminius ypatumus lemia gyvoji medžiaga – tiek ta, kuri dabar gyvena biosferoje, tiek ta, kuri veikė Žemę per visą geologinę istoriją.

Įvairių karalysčių ir skirtingų tipų gyvoji medžiaga užtikrina nuolatinę medžiagų cirkuliaciją ir energijos virsmą. Tai atskleidžia biogeninės atomų migracijos dėsnį: biosferoje cheminių elementų migracija vyksta privalomai tiesiogiai dalyvaujant gyviems organizmams. Biogeninė atomų migracija užtikrina gyvybės tęstinumą biosferoje esant baigtiniam medžiagos kiekiui ir nuolatiniam energijos srautui.

4.5. Biosfera yra pasaulinė ekosistema.

Ekosistema, kaip aptarta aukščiau, yra gyvų organizmų ir jų buveinių sąveikos sistema. Ekosistemos būna skirtingo sudėtingumo ir dydžio. Mažesnės ekosistemos yra dalis didesnių, kurios savo ruožtu yra dalis dar didesnių. Makroekosistemos (žemynai, vandenynai ir kt.) sudaro pasaulinę ekosistemą – Biosferą.

Biosferai būdingas energijos ciklas, nulemtas skirtingų trofinių gamintojų, vartotojų ir skaidytojų vaidmenų. Tai vienas pagrindinių ekosistemos bruožų, užtikrinančių ekosistemos stabilumą.

Biosferai būdingos visos ekosistemų savybės:

- Biosfera apima gyvus organizmus, kurie gyvena Žemėje, taip pat jų buveines: vandenynus, žemę, atmosferą.

- Biosferoje vyksta medžiagų ciklai: didelis (vandenynas-žemė) ir mažas (gyva – inertinė medžiaga).

- Visi trys trofinės grandinės dalyviai yra biosferoje: gamintojai, atstovaujami autotrofų; vartotojai (heterotrofiniai organizmai) ir skaidytojai (heterotrofiniai organizmai, skaidantys organines medžiagas)

- Biosfera, kaip ekosistema, yra stabili ir potencialiai nemirtinga tol, kol egzistuoja gamintojai. Tarp visų ekosistemų biosfera, kaip didžiausia, turi didžiausią stabilumą.

Remiantis tuo, biosfera yra ekosistema. Kadangi biosfera vienija visas planetos ekosistemas, ji vadinama „pasauline“ ekosistema.

5. Išvada

Biosfera yra pasaulinė ekosistema, nes ji turi visas ekosistemoms būdingas savybes. Vadinasi, biosfera linkusi keistis. Biosferos pokyčiai žmogaus veiklos įtakoje – tai negrįžtamas biosferos virsmas technosfera. Šiuolaikinio organizmų ir jų buveinių sąveikos grandinių (jungčių sunaikinimo trofinėse grandinėse, buveinėse ir kt.) sąlygomis aktualiausias yra neigiamas faktas, kad sistemos vientisumo pažeidimas dėl suirimo. jungtys sumažina jos natūralų polinkį į pusiausvyrą, o tai kenkia visai planetos gyvybei, kuri visų pirma priklauso nuo pusiausvyros energijos mainų.

Suvokiant, kad biosfera, kaip ekosistema, turi pagrindinę bet kurios sistemos savybę – abipusiai naudingų santykių egzistavimą, taip pat svarbu suprasti, kad bet kurio biosferos komponento pasikeitimas neišvengiamai paveikia visas kitas, galiausiai pačias pagrindines. šiuolaikinė biosferos pokyčių jėga – žmogus; Todėl biosferos išsaugojimui labai svarbu žinoti apie jos organizavimą ir veikimo mechanizmą.

6. Naudotos literatūros sąrašas

1. , – Biogeografija su ekologijos pagrindais. – M.: ICC akademikas, 2003. – 408 p.

2. – Gamtos ABC (biosferos mikroenciklopedija). – M.: Žinios, 1980. – 208 p.

3. – Ekologija (teorijos, dėsniai, taisyklės, principai ir hipotezės). M.: Jaunoji Rusija, 1994. – 367 p.

4. – Ekologijos pagrindai. M.: Mir. – 1975. – 741 p.

5. – Ekologija 2 tomais, T.1. Per. iš anglų kalbos – M.: Mir, 1986. – 328 p.

6. – Ekologija 2 tomais, T.2. Per. iš anglų kalbos – M.: Mir, 1986. – 376 p.

7. , – Ekologija: vadovėlis universitetams. Rostovas prie Dono: Feniksas, 2007. – 602 p.

8. Iždininkai Vernadskis apie biosferą ir noosferą. Novosibirskas: Nauka, 1989. – 248 p.

9. Galperin aplinkos vadybos pagrindai. M.: FORUMAS: INFRA-M, 2003. – 256 p.

10. , Kozlova ekologiniai terminai. Uljanovskas: UlSTU, 2005. – 264 p.

11. http://dic. *****/dic. nsf/ecolog/149

12. http://www. *****/ecochem/5.html

Žiūrėti papildomą pristatymą "Biosfera"

(Žr. 3.1 skyrių.)

(žr. 5.3 pastraipą, biocenozės apibrėžimą)

Įvadas

Biosfera

Biosferos struktūriniai lygiai

Gyvoji biosferos medžiaga

Biosferos raidos istorija

Biosferos doktrina

Biosferos studijų istorija

Vernadskio mokymas

Ekosistema

Ekosistemos samprata

Ekosistemų klasifikacija

Ekosistemos komponentai

Medžiagų ciklas

Biosfera – pasaulinė ekosistema

Išvada

ĮVADAS

Kursinio darbo tikslas – parodyti ir pagrįsti teiginį, kad biosfera yra globali ekosistema, kas leis suprasti, kad biosfera, kaip ir bet kuri sistema, egzistuoja dėl abipusiai naudingos jos komponentų sąveikos, neapgalvoto pašalinimo ar bet kurio komponento pakeitimas reiškia, kad pasikeičia likusi dalis, o tai gali turėti neigiamų pasekmių biosferai, įskaitant žmoniją.

Norint pasiekti šį tikslą, būtina atlikti daugybę užduočių, kurias sudaro laipsniškas biosferos, kaip ekosistemos, aprašymas:

Parodykite temos reikšmę: siauras organizmų egzistavimo sąlygų diapazonas, jų pasiskirstymas biosferoje.

Biosferos tyrimo istorija, naujų požiūrių į jos esmę atsiradimas.

Kalbėkite apie biosferą kaip gyvų ir negyvųjų dalykų sąveikos sistemą.

Apibūdinkite biosferą kaip sąveikos tarp organizmų sistemą: energijos srautus, trofinius ryšius biosferoje.

Remdamiesi biosferos savybių tyrimu, padarykite išvadą.

BIOSFERE

Biosferos struktūriniai lygiai

Biosferoje išskiriami šie struktūriniai lygmenys (1 pav.):

Ryžiai. 1. Biosferos struktūriniai lygiai

Aerobiosfera. Įsikūręs atmosferoje (dujiniame planetos apvalkale). Medžiagos atmosferoje pasiskirsto netolygiai, o tai lemia oro tankio sumažėjimas, nutolus nuo paviršiaus. Paprastai atmosfera skirstoma į tris didelius sluoksnių rinkinius: troposferą (nuo paviršiaus iki 8-10 km aukščio), stratosferą (8-10 km iki ozono sluoksnio) ir jonosferą (virš ozono sluoksnio). . Išsamiau jis skirstomas į tropobiosfera (atitinka troposferą – 8-10 km.), Kuriame susitelkę beveik visi aerobiontai (oro sluoksnyje nuolat gyvenantys organizmai, kuriems reikia drėgmės ir skendinčių dalelių – aerozolių; daugiausia bakterijos), ir altobiosfera (nuo 8-10 km. Iki ozono sluoksnio, po kurio stipri ultravioletinė spinduliuotė neleidžia egzistuoti gyvybės formoms.
Šiais laikais taip pat kartais išskiriama parabiosfera (virš ozono sluoksnio, kur kai kurie organizmai gali atsitiktinai patekti, bet negali normaliai egzistuoti), apobiosfera (virš 60–80 km esantis sluoksnis, kuriame gyvi organizmai niekada nepakyla, tačiau biologinės medžiagos gali būti įnešamos labai mažais kiekiais) ir artebiosfera (kosmoso erdvė, kurioje ribotose žmogaus sukurtose erdvėse egzistuoja biologinės būtybės, t.y. kosminiai palydovai, kosminės stotys ir kt.).

Hidrobiosfera. Planetos vandens apvalkalas, kurį vaizduoja vandenynai, jūros ir sausumos vandenys (hidrosfera). Jis tęsiasi nuo rezervuarų paviršiaus iki 11 km gylio. (Marianos tranšėjos). Padalintas įmarianobiosfera(arba okeanobiosfera) ir akvabiosfera , kurią savo ruožtu kai kurie mokslininkai skirsto įlimnoakvabiosfera(ežerų biosfera, įskaitanthalolimnobiosfera– druskingų ežerų biosfera) ir reakvabiosfera (upės).

Geobiosfera. Labiausiai organizmų apgyvendintas apvalkalas, besitęsiantis nuo dirvožemio paviršiaus ties atmosferos ir hidrosferos riba iki kelių kilometrų gylio (viršutinė litosferos dalis). Geobiosfera yra padalinta į paviršinę dalį - terrabiosfera , ir požeminė dalis - litobiosfera (žr. 2 pav.). Pastarasis neturi galutinai nustatytų apatinių ribų ir teoriškai gali išsiplėsti iki 20-25 km, kuriame dėl temperatūros apie 450 O Esant bet kokiam slėgiui, vanduo virsta garais, todėl bet kokių organizmų egzistavimas tampa neįmanomas. Šiandien eksperimentiškai patvirtintas mikroorganizmų paplitimo gylis siekia apie 2 km.

Ryžiai. 2. Biosferos sluoksnių ir jų paplitimo aukščių santykis

Abiotiniai biosferos komponentai

Į abiotinius (negyvus, inertiškas ) komponentams priskiriama medžiaga, kurios kūrime gyvoji medžiaga nedalyvavo: žemės pluta (išskyrus viršutinį sluoksnį – dirvožemį, taip pat suakmenėjimo, t. y. organinių medžiagų laidojimo, produktai), mineralai ir medžiagos, patenkančios į biosferą iš už jos ribų (erdvė, planetos gelmės). Gana sunku išskirti absoliučiai „gryną“ inertinę medžiagą, nes visos negyvosios medžiagos biosferoje patiria gyvų organizmų įtaką. Todėl gyvų organizmų suformuota ir apdorota inertinė medžiaga vadinama bioinertiškas (pavyzdžiui: dirvožemis, dumblas).

Biogeninis substancija yra gyvosios medžiagos sukurta ir perdirbta medžiaga. Organinės evoliucijos metu gyvi organizmai per savo organus, audinius, ląsteles, kraują tūkstantį kartų praėjo per visą atmosferą, visą pasaulio vandenynų tūrį ir didžiulę mineralinių medžiagų masę (pvz., taip anglis, nafta susidarė mineralinės uolienos ir deguonis).

Gyvoji biosferos medžiaga

Gyvoji medžiaga arba biomasė – tai visuma visų Žemėje esančių gyvų organizmų, galinčių daugintis, pasiskirstyti visoje planetoje, kovoti dėl maisto, vandens, teritorijos ir kt. Gyvoji medžiaga yra susijusi su inertine medžiaga – atmosfera (iki ozono ekrano lygio), visiškai su hidrosfera ir litosfera, daugiausia dirvožemio ribose, bet ne tik.

Gyvoji biosferos medžiaga yra nevienalytė ir turi trijų tipų trofinę sąveiką: autotrofiją, heterotrofiją, miksotrofiją.

Trofinės ekologinės sąveikos prisideda prie neorganinės (inertinės) medžiagos virsmo organine medžiaga ir atvirkštinio organinių medžiagų restruktūrizavimo į mineralines medžiagas.

Gyvai medžiagai būdingos tam tikros savybės: tai milžiniška laisva energija; cheminės reakcijos, vykstančios tūkstančius ir net milijonus kartų greičiau nei kitose planetos medžiagose; specifiniai cheminiai junginiai – baltymai, fermentai ir kiti junginiai, kurie yra stabilūs gyvuose organizmuose; savanoriško judėjimo galimybė – augimas arba aktyvus judėjimas; noras užpildyti visą aplinkinę erdvę; įvairių formų, dydžių, cheminių variacijų ir t.t., gerokai viršijančių daugybę negyvos, inertiškos medžiagos kontrastų.

Biosferos raidos istorija

Biosferos raidoje apytiksliai galima išskirti kelis etapus, kurių kiekvienas pasižymi svarbia progresyvia pažanga; kurie galiausiai lėmė esamos biosferos būklės susiformavimą (3 pav.).

3 pav. Pagrindiniai biosferos vystymosi etapai

Chemogenezė (cheminė evoliucija).Dauguma hipotezių apie gyvybės atsiradimą Žemėje rodo, kad ilgą laiką po to, kai susiformavo gyviems organizmams išlikti tinkama temperatūros aplinka, planeta buvo negyva. Tuo metu jo paviršiuje, atmosferoje ir vandenyne, veikiant trumpųjų bangų saulės spinduliams, vyko lėta abiogeninė organinių junginių (metano, vandenilio, amoniako, vandens garų) sintezė, dėl kurios susidarė pirmieji, primityviausi organizmai. Etapas truks ne mažiau kaip 1 milijardą metų.

Biogenezė. Esminis veiksnys, nulėmęs sudėtingų organizmų atsiradimą iš paprastų, buvo atmosferos prisotinimas deguonimi, kuris, didėjant jo koncentracijai viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, veikiant ultravioletinei spinduliuotei, susidarė ozono dujos, kurios turėjo trumpųjų bangų spinduliuotę sulaikanti savybė, naikinanti gyvybės formas. Pradinėse biogenezės stadijose deguonies koncentracija buvo ne didesnė kaip 0,1% šiuolaikinio lygio; Atmosferos kaita prasidėjo maždaug prieš 2 milijardus metų, kai atsirado pirmieji fotosintetiniai organizmai (akivaizdu, kad tai buvo melsvadumbliai – prokariotai). Reikšmingas deguonies dalies padidėjimas prasidėjo maždaug prieš 1,5 milijardo metų, kai atsirado chlorofilo ląstelės, kurios sugeria anglies dioksidą ir išskiria didelius kiekius deguonies. Maždaug prieš 600 milijonų metų dar vienas staigus deguonies dalies atmosferoje padidėjimas (nuo 3% šiuolaikinės vertės prieš 700 milijonų metų iki 50% kreidos periodu prieš 140 milijonų metų). To priežastis buvo iš pradžių žemesnių, paskui aukštesnių autotrofų atsiradimas ir apsigyvenimas visuose žemynuose.

Sociogenezė. Žmogaus atsiradimas ir jo gyvenvietė planetoje (prieš 1,5–3 mln. metų).

Technogenezė. Aktyvaus techninio apvalkalo – technogeninių ir gamtinių-techninių kompleksų (gamybinės veiklos rezultatų) formavimosi laikotarpiu biosfera patyrė reikšmingų pokyčių, kuriais žmogus save apsupo. Etapo pradžia siejama su miesto gyvenviečių atsiradimu prieš 10-15 tūkst.

Noogenezė. Paskutinis, aukščiausias biosferos vystymosi etapas, pirmiausia susijęs su vienpusio gamtos išteklių naudojimo (būdingo technogenezei) pavertimu racionaliai valdoma socialine-gamtine sistema (noosfera). Jo bruožas yra abipusiai naudinga gamtos ir žmonių bendruomenės sąveika, kai žmogaus veikla tampa lemiamu pasaulinės plėtros veiksniu, ypač jo aplinkos išorine išvaizda. Tuo pačiu, kadangi žmonija gali egzistuoti tik palankiame gyvybei sluoksnyje – biosferoje, pagrindinis noosferos kūrimo tikslas yra išsaugoti tokį biosferos tipą, kuris užtikrina žmogaus išlikimą ir vystymąsi bei jo sąveiką su aplinka. Pirmą kartą šį terminą įvedė ir aprašė sovietų mokslininkas V. Vernadskis.

MOKYMAS APIE BIOSFERE

Biosferos studijų istorija

„Biosfera“ kaip sąvoka, atspindinti gyvų organizmų pasiskirstymo sritį, savo darbuose pirmą kartą buvo pristatyta prancūzų gamtininko J.-B. Lamarkas (1802). Jis pabrėžė, kad visos Žemės rutulio paviršiuje esančios ir jo plutą formuojančios medžiagos susidarė dėl gyvų organizmų veiklos.

Faktai ir nuostatos apie biosferą kaupėsi palaipsniui, susiję su botanikos, dirvožemio mokslo, augalų geografijos ir kitų daugiausia biologijos mokslų, taip pat geologijos disciplinų raida. Tačiau tuo metu sparti gamtos mokslų stratifikacija lėmė, kad terminas neįsigalėjo. Tik praėjus daugiau nei 70 metų, 1875 m., austrų geologas E. Suessas vėl paminėjo šį terminą. Iš pradžių „biosfera“ reiškė tik mūsų planetoje gyvenančių gyvų organizmų visumą, nors kartais buvo nurodomas jų ryšys su geografiniais, geologiniais ir kosminiais procesais, tačiau kartu buvo atkreiptas dėmesys į gyvosios gamtos priklausomybę nuo neorganinės prigimties jėgos ir medžiagos. Netgi pats termino „biosfera“ autorius E. Suessas savo knygoje „Žemės veidas“, išleistoje praėjus trisdešimčiai metų po termino įvedimo (1909), nepastebėjo atvirkštinio biosferos poveikio ir apibrėžė. tai kaip „erdvėje ir laike ribotų organizmų rinkinys, gyvenantis Žemės paviršiuje“.

O trečiasis ir paskutinis koncepcijos atgaivinimas tapo įmanomas sovietų geologo V. I. Vernadskio, sukūrusio modernią biosferos doktriną XX amžiaus 20-aisiais (1926 m.), dėka. Iš pradžių Vernadskio moksliniams darbams nebuvo skiriamas deramas dėmesys, tačiau po Antrojo pasaulinio karo radioaktyvios ir cheminės oro, vandens ir dirvožemio taršos pasekmės privertė mokslininkus grįžti prie Vernadskio tyrimų.

Vernadskio mokymas

Biosferos struktūroje Vernadskis nustatė septynis medžiagos tipus:

Gyvas.

Biogeninis (atsiranda iš gyvų būtybių arba yra perdirbamas).

Inertiška (abiotinė, susiformavusi už gyvybės ribų).

Bioinertinis (atsiranda gyvųjų ir negyvųjų sandūroje; bioinertas, anot Vernadskio, apima dirvožemį).

Medžiaga yra radioaktyvaus skilimo stadijoje.

Išsklaidyti atomai.

Kosminės kilmės medžiaga.

Vernadskis buvo rėmėjaspanspermijos (gyvybės įvedimo į Žemę iš kosmoso) hipotezės. Vernadskis išplėtė kristalografijos metodus ir požiūrius į gyvų organizmų materiją. Jis tikėjo, kad gyvoji medžiaga vystosi tikroje erdvėje, kuri turi tam tikrą struktūrą, simetriją ir disimetriją. Materijos struktūra atitinka tam tikrą erdvę, o jų įvairovė rodo erdvių įvairovę. Taigi gyvieji ir inertiški negali turėti bendros kilmės, jie kilę iš skirtingų erdvių, amžinai esančių šalia Kosmoso. Kurį laiką Vernadskis gyvosios materijos erdvės bruožus siejo su jos tariamu neeuklidiniu pobūdžiu, tačiau dėl neaiškių priežasčių atsisakė šios interpretacijos ir gyvosios materijos erdvę ėmė aiškinti kaip erdvės laiko vienybę.

Vernadskis svarbiu negrįžtamos biosferos evoliucijos etapu laikė jos perėjimą į noosferos stadiją. .

Biosfera kaip pasaulinė ekosistema

Sąvoka "ekosistema"

Ekosistema – sistema, susidedanti iš gyvų organizmų bendruomenės (biocenozė), jų buveinės (biotopo) ir jungčių sistemos, kuri keičiasi tarp jų medžiaga ir energija.

Išskirtinis ekosistemos bruožas yra santykinai uždarų, erdvėje ir laiko atžvilgiu stabilių medžiagų ir energijos srautų buvimas tarp biotinės ir abiotinės ekosistemos dalių, todėl ne kiekviena natūralių ar dirbtinių santykių sistema gali būti vadinama ekosistema.

Ekosistemų klasifikacija

Kadangi ekosistemos yra sudėtingos sistemos, jos klasifikuojamos pagal kelis kriterijus.

Pagal dydį jie skiriasi:

Mikroekosistemos. Žemiausio rango ekosistemos, savo dydžiu panašios į smulkius aplinkos komponentus: mažas vandens telkinys, pūvantis nuvirtusio medžio kamienas ir kt.

Mezoekosistemos . Pavyzdžiui, miškas, upė ir kt.

Makroekosistemos. Jie yra labai plačiai paplitę (jūrose, vandenynuose, žemynuose), pavyzdžiui, Andų kalnuose, žemyninėje Australijos dalyje.

Pasaulinė ekosistema, kuris yra biosferos analogas.

Ekosistemų stabilumas didėja didėjant teritorijos plotui.

Pagal antropogeninio poveikio laipsnį ekosistemos skirstomos į tris tipus:

Natūralus (arba natūralios) – ekosistemos, kurios nėra pažeistos žmogaus įtakos. Pavyzdžiui, džiunglės Amazonėje, gamtos draustiniai, vandenynų baseinai, nutolę nuo žmonių gyvenviečių.

Socionatūralus – žmonių modifikuotos natūralios sistemos (parkas, rezervuaras)

Antropogeninis - sistemos, kurias žmogus sukūrė siekdamas pelno. Jie skirstomi į technogenines ir agroekosistemas.

Kadangi biomai (makroekosistemos) pasiskirsto pagal konsorciumus , ekosistemos paprastai skirstomos pagal vyraujančios fitocenozės tipą:

Sausumos biomai

Vandens ekosistemos klasifikuojamos pagal išskirtinius požymius: vandens druskingumą, rezervuaro savybes.

Gėlavandenių ekosistemų tipai
Stovintys vandenys: ežerai, tvenkiniai ir kt.
Tekantys vandenys: upės, upeliai ir kt.
Pelkės: pelkės ir pelkėti miškai.

Jūrų ekosistemų tipai
atviras vandenynas.
Kontinentinio šelfo vandenys (pakrančių vandenys).
Aukštuminiai plotai (gelmių vandenų, kylančių į paviršių; derlingos vietovės su produktyvia žvejyba).
Estuarijos (pakrančių įlankos, sąsiauriai, upių žiotys, druskingos pelkės ir kt.).

Reikėtų atsižvelgti į tai, kad aukščiau pateikta klasifikacija apima tik dideles ekosistemas – biomus.

Ekosistemos komponentai

Ekosistemą gali sudaryti du komponentai – biotinis ir abiotinis. Biotikas skirstomas į autotrofinius(organizmai, kurie gauna pirminę energiją egzistavimui iš foto- ir chemosintezė arba gamintojai) ir heterotrofinis (organizmai, gaunantys energiją iš organinių medžiagų oksidacijos procesų – vartotojai ir skaidytojai) komponentai, kurie susidarotrofinisekosistemos struktūra.

Vienintelis energijos šaltinis ekosistemai egzistuoti ir įvairių procesų joje palaikymui yra energiją sugeriantys gamintojai.saulė. Saulės energija biosferoje absorbuojama netolygiai, kaip matyti 1 pav. 4.

Ryžiai. 4. Saulės energijos priėmimas ir paskirstymas

Energija saulė sugeria tik iš dalies, o tik apie 10% patenka į kiekvieną naują trofinį lygį (Lindemanno taisyklė), dėl to atitinkamai susidaro ribotas maisto grandinių ilgis (dažniausiai 5-6 lygiai), galima sakyti, kad vartotojai turi daug mažiau. energijos nei mėsėdžiai, mėsėdžiai – mažiau nei fitofagai ir kt. (5 pav.).

Ryžiai. 5. Energijos paskirstymo tarp gamintojų ir vartotojų schema

Kiekvienai ekosistemai būdingas jai būdingas savybių rinkinys ir struktūra.

Ekosistemos struktūros požiūriu yra:

Klimato režimas, lemiantis temperatūrą, drėgmę, apšvietimo sąlygas ir kitas fizines aplinkos savybes.

Į ciklą įtrauktos neorganinės medžiagos.

Organiniai junginiai, jungiantys biotinę ir abiotinę dalis medžiagų ir energijos cikle.

Gamintojai yra autotrofiniai organizmai, kurie sukuria pirminę produkciją.

Vartotojai yra heterotrofai, mintantys kitus organizmus (plėšrūnus) arba dideles organinės medžiagos daleles.

Skaidytojai yra heterotrofai, indaugiausia grybai ir bakterijos,kurios naikina negyvas organines medžiagas, mineralizuoja jas ir taip grąžina į ciklą.

Paskutiniai trys komponentai sudaro ekosistemos biomasę.

Ekosistemos funkcionavimo požiūriu išskiriami šie funkciniai organizmų blokai (be autotrofų):

Biofagai - organizmai, valgantys kitus gyvus organizmus.

Saprofagai organizmai, mintantys negyva organine medžiaga.

Visi šie komponentai yra tarpusavyje susiję erdvėje ir laike ir sudaro vieną struktūrinę ir funkcinę sistemą.

Komponentai taip pat apima ekotopą, klimatą, edafotopą, biotopą ir biocenozę.

Ecotop - organizmų buveinės teritorija (ar akvatorija), kuriai būdingas tam tikras aplinkos sąlygų derinys: dirvožemiai, dirvožemiai, mikroklimatas ir kt., nepakitusi organizmų veiklos (naujai susidariusios reljefo formos).

Klimatopas – oro (arba vandens) ekosistemos dalis, kuri savo sudėtimi, oro (vandens) režimu, drėgme (druskumu) ir (ar) kitais parametrais skiriasi nuo aplinkinės.

Edafotopas - dirvožemis, kaip organizmų transformuojamos aplinkos dalis.

Biotopas - biotos transformuotas ekotopas arba, tiksliau, teritorijos gabalas, kuris yra vienalytis pagal gyvenimo sąlygas tam tikroms augalų ar gyvūnų rūšims arba tam tikros biocenozės formavimuisi.

Biocenozė - istoriškai susiklosčiusi augalų, gyvūnų, mikroorganizmų visuma, gyvenanti sausumos teritorijoje arba rezervuare (biotope). Biocenozes riboja zoocenozių determinantų (determinantų) pasiskirstymas (konsorciumai – augalų populiacijos kartu su juos lydinčiais organizmais), kuriose dominuojančios augalų rūšys sudaro sąlygas gyventi kitiems organizmams.

Medžiagų ciklas biosferoje

Heterotrofai yra organizmai, kuriems mitybai reikia kitų organizmų suformuotų organinių medžiagų. Heterotrofai palaipsniui transformuoja autotrofų suformuotą organinę medžiagą, atvesdami ją į pradinę mineralinę būseną.

Kvėpavimo proceso metu visų gyvų rūšių kūnuose susidaro anglies dioksidas, kurį augalai vėl panaudoja fotosintezei. Taip pat yra rūšių gyvų būtybių, kurių mitybos būdas yra negyvų organinių medžiagų sunaikinimas. Yra organizmų, kurių mityba yra mišri; jie vadinami miksotrofais.

Biosferoje egzistuojantis ribotas medžiagos kiekis per medžiagų ciklą įgijo begalybės savybę. Visi biosferos komponentai sąveikauja tarpusavyje (6 pav.), užtikrindami sistemos stabilumą.

Ryžiai. 6. Aplinkos komponentai

Gyva medžiaga yra puikus saulės energijos imtuvas. Fotosintezės reakcijoje sugerta ir naudojama energija, o vėliau sukaupta kaip angliavandenių cheminė energija, yra labai didelė, teigiama, kad ją galima palyginti su 100 tūkstančių didžiųjų miestų per 100 metų sunaudota energija. Heterotrofai kaip maistą naudoja augalų organines medžiagas: organines medžiagas oksiduoja deguonis, kuris kvėpavimo organais tiekiamas į organizmą, susidaro anglies dioksidas, reakcija vyksta priešinga kryptimi. Taigi tai, kas daro gyvenimą „amžinu“, yra autotrofų ir heterotrofų egzistavimas vienu metu.

Faktai ir diskusijos apie „gyvybės ratą“ biosferoje suteikia teisę kalbėti apie biogeninės atomų migracijos dėsnį, kurį suformulavo V.I. Vernadskis: cheminių elementų migracija žemės paviršiuje ir visoje biosferoje vyksta arba tiesiogiai dalyvaujant gyvajai medžiagai, arba vyksta aplinkoje, kurios geochemines ypatybes lemia gyvoji medžiaga, tiek ta, kuri dabar gyvena biosfera ir tai, kas veikė Žemę per visą geologinę istoriją.

Įvairių karalysčių ir skirtingų tipų gyvoji medžiaga užtikrina nuolatinę medžiagų cirkuliaciją ir energijos virsmą. Tai atskleidžia biogeninės atomų migracijos dėsnį V.I. Vernadskis: biosferoje cheminių elementų migracija vyksta privalomai tiesiogiai dalyvaujant gyviems organizmams. Biogeninė atomų migracija užtikrina gyvybės tęstinumą biosferoje esant baigtiniam medžiagos kiekiui ir nuolatiniam energijos srautui.

Biosfera yra pasaulinė ekosistema.

Biosferai būdingos visos ekosistemų savybės:

Biosfera apima gyvus organizmus, kurie gyvena Žemėje, taip pat jų buveines: vandenynus, žemę, atmosferą.

Biosferoje vyksta medžiagų ciklai: didelis (vandenynas-žemė) ir mažas (gyva – inertinė medžiaga).

Visi trys trofinės grandinės dalyviai yra biosferoje: gamintojai, atstovaujami autotrofų; vartotojai (heterotrofiniai organizmai) ir skaidytojai (heterotrofiniai organizmai, skaidantys organines medžiagas)

Biosfera, kaip ekosistema, yra stabili ir potencialiai nemirtinga tol, kol egzistuoja gamintojai. Tarp visų ekosistemų biosfera, kaip didžiausia, turi didžiausią stabilumą.

Remiantis tuo, biosfera yra ekosistema. Kadangi biosfera vienija visas planetos ekosistemas, ji vadinama „pasauline“ ekosistema.

Išvada

Remiantis įvade iškeltų užduočių atlikimo rezultatais, galima daryti išvadas dėl atliktų darbų.

Naudotos literatūros sąrašas

Polishchuk Yu.M. „Bendroji ekologija“ disciplinos kursinių darbų atlikimo gairės 013400 specialybės – aplinkosaugos tvarkymas – studentams. – Hantimansijskas: RIC YSU, 2003. – 13 p.

Polishchuk Yu.M. Bendroji ekologija, vadovėlis. – Hantimansijskas: RIC YSU, 2004. – 206 p.

Voronovas A.G., Drozdovas N.N., Krivolutskis D.A., Myalo E.G. – Biogeografija su ekologijos pagrindais. – M.: ICC akademikas, 2003. – 408 p.

Reimersas N.F. – Gamtos ABC (biosferos mikroenciklopedija). – M.: Žinios, 1980. – 208 p.

Reimersas N.F. – Ekologija (teorijos, dėsniai, taisyklės, principai ir hipotezės). M.: Jaunoji Rusija, 1994. – 367 p.

Odum Yu. – Ekologijos pagrindai. M.: Mir. – 1975. – 741 p.

Odum Yu. – Ekologija 2 tomuose, T.1. Per. iš anglų kalbos – M.: Mir, 1986. – 328 p.

Odum Yu. – Ekologija 2 tomuose, T.2. Per. iš anglų kalbos – M.: Mir, 1986. – 376 p.

Korobkinas V.I., Peredelskis L.V. – Ekologija: vadovėlis universitetams. Rostovas prie Dono: Feniksas, 2007. – 602 p.

Iždininkas V.P. Vernadskio doktrina apie biosferą ir noosferą. Novosibirskas: Nauka, 1989. – 248 p.

Galperin M.V. Ekologiniai aplinkos tvarkymo pagrindai. M.: FORUMAS: INFRA-M, 2003. – 256 p.

Buzaeva M.V., Kobzar I.G., Kozlova V.V. Aplinkosaugos terminų žodynas. Uljanovskas: UlSTU, 2005. – 264 p.

http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/149

http://www.xumuk.ru/ecochem/5.html

Biosfera (iš graikų kalbos bios – gyvybė, sphaira – rutulys) yra dinamiška planetinė ekosistema. Tai savotiškas Žemės apvalkalas, kuriame yra visa gyvų organizmų visuma ir ta planetos negyvosios medžiagos dalis, kuri nuolat keičiasi su šiais organizmais. Vienija visas planetos biogeocenozes (ekosistemas).

Pagal fizines gamtines sąlygas biosfera skirstoma į aerobiosferą (apatiniai atmosferos sluoksniai), hidrobiosferą (visa hidrosfera) ir litobiosferą (viršutiniai litosferos horizontai – kietasis žemės apvalkalas). Biosfera tęsiasi kelis kilometrus aukštyn ir žemyn nuo žemės ir vandenyno paviršiaus. Viršutinę ribą teoriškai lemia ozono sluoksnis, apatinę – vandenyno dugnas ir apie 6000 m litosferos gylis (ją lemia vandens virsmo garais temperatūra ir baltymų denatūravimo temperatūra).

„Biosferos“ sąvoką įvedė austrų mokslininkas E. Suessas 1875 m. Į IR. Vernadskis sukūrė biosferos doktriną. Jis pristatė „gyvos medžiagos“ sąvoką ir paskyrė gyviems organizmams pagrindinių planetos transformatorių vaidmenį.

Visą biosferos substanciją padalina V.I. Vernadskis suskirstytas į keturias kategorijas: inertiškas, gyvas, biogeninis ir bioinertiškas.

Inertinė (negyva) medžiaga- objektai, susidarę dėl procesų, nesusijusių su gyvų organizmų veikla (tektoninio aktyvumo produktai - magminės ir metamorfinės uolienos, kai kurios nuosėdinės uolienos).

Gyva materija– susidaro iš mūsų planetoje gyvenančių gyvų organizmų visumos.

Maistinė medžiaga- gyvybės procese sukuria ir apdoroja gyvi organizmai (atmosferos dujos, anglis, nafta, skalūnai, kalkakmenis ir kt.). Jis sutelkia galingą potencialią energiją. Po jo susiformavimo gyvi organizmai biogeninėje medžiagoje yra neaktyvūs.

Bioinertinė medžiaga- speciali medžiaga, kuri yra bendros gyvų organizmų veiklos ir abiogeninių procesų (dirvožemis, atmosferos pluta, natūralūs vandenys) rezultatas. Gyvi organizmai atlieka pagrindinį vaidmenį palaikant bioinertinių medžiagų savybes. Taigi vanduo, kuriame nėra gyvybės ir jo darinių (deguonies, anglies dioksido ir kt.), Žemės paviršiaus sąlygomis yra chemiškai neaktyvus, inertiškas kūnas.

Šiuo metu gyvajai medžiagai priskiriamos kitos medžiagos rūšys, pvz radioaktyvioji medžiaga - radioaktyviųjų elementų (urano, torio, radžio, radono ir kt.) atomai; gamtoje išsibarstę medžiagų atomai - atskiri gamtoje randamų išsklaidytų elementų atomai (molibdenas, kobaltas, cinkas, varis, auksas ir kt.); kosminės kilmės materija- materija, kuri atkeliauja į Žemę iš kosmoso (meteoritai, kosminės dulkės).

Gyvybė biosferoje pasiskirsto netolygiai, mozaikiškai. Jis silpnai išreikštas šaltose ir karštose dykumose, aukštai kalnuose ir vandenynų centruose. Didelė gyvybės koncentracija, turtingumas ir įvairovė būdinga sritims, kuriose egzistuoja įvairios terpės: dujinės, skystos ir kietos. Gyvybė orientuota į litosferos ir atmosferos (sausumos gyvybės ir ypač dirvožemyje), atmosferos ir hidrosferos (vandenyno paviršiniai sluoksniai), litosferos ir hidrosferos (tvenkinių dugnas) sąlytį. Ypač turtingos gyvybės yra vietovės, kuriose dirvožemis, vanduo ir oras yra glaudžiai greta vienas kito – pakrantės ir seklios jūros, estuarijos, upių žiotys. Didžiausios organizmų koncentracijos biosferoje vietos V.I. Vernadskis juos pavadino „gyvenimo filmais“.

Biosferos gyvajai medžiagai būdingos tam tikros savybės:

Noras užpildyti visą aplinkinę erdvę.

Ši savybė siejama su intensyviu dauginimu ir organizmų gebėjimu intensyviai didinti savo kūno paviršių.

Savavališko judėjimo erdvėje galimybė.

Pavyzdžiui, prieš vandens tekėjimą, gravitaciją, vėją ir kt.

Konkrečių cheminių junginių (baltymų, fermentų ir kt.), kurie yra stabilūs visą gyvenimą ir greitai suyra po mirties, buvimas. Susidariusios organinės ir neorganinės medžiagos įtraukiamos į ciklus.

Išskirtinė formų, dydžių, kompozicijų įvairovė.

Didelis gebėjimas prisitaikyti prie gyvenimo sąlygų, kurios žymiai viršija negyvosios (inertinės) medžiagos kontrastus. Galima atlikti adaptaciją

1) aktyviu būdu - stiprinant atsparumą ir plėtojant reguliavimo procesus, leidžiančius atlikti visas gyvybines funkcijas, nepaisant faktoriaus nukrypimo nuo optimalaus;
2) pasyviai, per gyvybines organizmo funkcijas pajungus aplinkos veiksnių pokyčiams, pavyzdžiui, patenkant į sustabdytą animaciją;
3) vengiant neigiamo poveikio, pavyzdžiui, naudojant sezonines migracijas.

Fenomenaliai didelis reakcijų greitis yra keliomis eilėmis (šimtus, tūkstančius ir net milijonus kartų) greitesnis nei negyvojoje planetos gamtoje.

Didelis gyvosios medžiagos atsinaujinimo greitis. Vidutiniškai biosferoje – 8 metai, sausumos – 14 metų, o vandenyne, kur vyrauja trumpos gyvavimo trukmės organizmai (pavyzdžiui, planktonas), – 33 dienos.

Gyvoji medžiaga egzistuoja nuolatinės kartų kaitos forma, dėl kurios šiuolaikinė gyvoji medžiaga yra genetiškai susijusi su praėjusių epochų gyvąja medžiaga. Kartu gyvajai medžiagai būdingas evoliucinio proceso buvimas, t.y. gyvosios medžiagos dauginimasis vyksta ne absoliučiai kopijuojant ankstesnes kartas, o dėl morfologinių ir biocheminių pokyčių.

Gyvos ir negyvosios medžiagos sąveikos ypatybės atsispindi V. I. atomų biogeninės migracijos dėsnyje. Vernadskis, kuriame teigiama: „Cheminių elementų migracija žemės paviršiuje ir visoje biosferoje vyksta arba tiesiogiai dalyvaujant gyvajai medžiagai (biogeninė migracija), arba vyksta aplinkoje, kurios geocheminės savybės (O2, CO2, H2 ir kt.) ) sukelia gyvoji medžiaga – tiek ta, kuri šiuo metu gyvena biosferoje, tiek ta, kuri veikė Žemę per visą geologinę istoriją. Šis dėsnis leidžia žmonijai sąmoningai valdyti biogeocheminius procesus tiek visoje Žemėje, tiek jos regionuose.

Gyvosios medžiagos aktyvumas biosferoje tam tikru mastu gali būti sąlyginai sumažintas iki kelių pagrindinių funkcijų, kurios papildo jos transformuojančios biosferos-geologinės veiklos idėją. Į IR. Vernadskis savo knygoje „Biosfera“ (1926) pirmą kartą nagrinėjo gyvosios medžiagos funkcijas: dujų, deguonies, oksidacinės, kalcio, redukcijos, koncentracijos funkcijas, organinių junginių naikinimo funkciją, redukcinio skilimo funkciją, medžiagų apykaitos funkciją ir kt. organizmų kvėpavimas. Vėliau klasifikacija buvo šiek tiek pakeista, dalis funkcijų sujungtos, kai kurios pervadintos. Šiuolaikiniu požiūriu išskiriamos šios gyvosios medžiagos funkcijos: energetinė, dujinė, redoksinė, koncentracinė, destrukcinė, transportinė, aplinką formuojanti, skleidžianti, informacinė, biogeocheminė žmogaus veikla.

Energijos funkcija yra tai, kad fotosintezės metu susidaro organinės medžiagos, kurios perduoda energiją per maisto grandines (tinklus) ekosistemoje. Todėl V.I. Vernadskis žaliuosius chlorofilo organizmus pavadino pagrindiniu biosferos mechanizmu.

Pagrindinis biosferos energijos šaltinis yra Saulė. 99% jo energijos sugeria atmosfera, hidrosfera ir litosfera, taip pat dalyvauja fiziniuose ir cheminiuose procesuose, tokiuose kaip oro ir vandens judėjimas, oro sąlygos. Tik apie 1% kaupiasi pirminiame lygmenyje ir pasiskirsto maisto pavidalu tarp gyvų organizmų. Dalis energijos išsisklaido šilumos pavidalu, dalis kaupiasi negyvoje organinėje medžiagoje ir virsta iškastinėmis būsenomis.

Destruktyvi funkcija susideda iš negyvų organinių medžiagų skaidymo ir mineralizacijos, uolienų ir mineralų cheminio skaidymo bei susidariusių elementų įtraukimo į biotinį ciklą, t.y. sukelia gyvosios medžiagos virsmą inertiška medžiaga. Taigi, cheminis uolienų skilimas vyksta aktyviai dalyvaujant bakterijoms, melsvadumbliams, grybams ir kerpėms. Negyvos organinės medžiagos skyla į paprastus neorganinius junginius (anglies dioksidą, vandenį, vandenilio sulfidą, amoniaką ir kt.). Organizmai selektyviai išskiria ir į biotinį ciklą įtraukia svarbiausias maistines medžiagas: kalcį, kalį, natrį, fosforą, geležį ir kt. Lygiagrečiai vyksta humifikacijos procesas: dalis tarpinių skilimo produktų, atsirandančių dėl skirtingų grupių veiklos. organizmų pradeda naują sintezę, sudarydamas humusą - sudėtingą medžiagų kompleksą, kuriame gausu energijos. Humusas yra dirvožemio derlingumo pagrindas. Jį tam tikri mikroorganizmai skaido labai lėtai ir palaipsniui, užtikrindami nuoseklumą ir patikimumą aprūpinant augalus maistinėmis medžiagomis. Organinių medžiagų mineralizacijos produktai, ištirpę natūraliuose vandenyse, labai sustiprina jų cheminį aktyvumą ardant uolienas.

Koncentracijos (kaupiamoji) funkcija susideda iš organizmų selektyvaus tam tikrų cheminių elementų kaupimo iš aplinkos. Kai kurie iš šių bioelementų yra įtraukti į visų gyvų būtybių kūnus, o kai kurie randami tik tam tikrose grupėse.

Gebėjimas koncentruoti elementus iš praskiestų tirpalų yra būdingas gyvosios medžiagos bruožas. Aktyviausi daugelio elementų koncentratoriai yra mikroorganizmai. Norėdami sukurti savo skeletus ar dangčius, jūrų organizmai aktyviai koncentruoja išsklaidytus mineralus. Kai kuriuose organizmuose atskirų elementų koncentracija yra didesnė nei 10% kūno svorio. Tokie organizmai V.I. Vernadskis pasiūlė pavadinti pagal elementus: silicio (diatomos, radiolarijos, daug kempinių ir kt.), geležis (geležies bakterijos), magnis (litotamnium dumbliai), kalcis (moliuskai, kalkingi dumbliai, koralai, kai kurie vėžiagyviai), fosforas (stuburinių gyvūnų kaulai). ir tt Kai jie miršta ir yra masiškai laidojami, jie sudaro šių medžiagų sankaupas, sudarydamos uolienas. Daugelį jų žmonės naudoja kaip mineralus: geležies rūdas, boksitus, fosforitus, kalkakmenis ir daugelį kitų.

Ypatingo dėmesio nusipelno jūros organizmų gebėjimas kaupti mikroelementus, sunkiuosius metalus, įskaitant toksinius (gyvsidabris, švinas, arsenas), radioaktyviuosius elementus. Bestuburių ir žuvų organizme jų koncentracija gali būti šimtus tūkstančių kartų didesnė nei jūros vandenyje, o tai vartojant gali apsinuodyti sunkiaisiais metalais arba būti pavojinga dėl padidėjusio radioaktyvumo.

Sklaidos funkcija susideda iš biogeninio atomų judėjimo ir pasireiškia per organizmų trofinę ir transporto veiklą.

Medžiagas ne tik dalyvauja cheminėse reakcijose, bet ir perneša gyvi organizmai ir kosmose. Pavyzdžiui, materijos sklaida organizmams išskiriant ekskrementus, organizmų mirtis, įvairūs judėjimai erdvėje ir dangos pokyčiai. Augalai neša cheminius elementus iš dirvožemio į jos paviršių, formuodami savo kūnus kartais iki dešimčių metrų aukščio. Kasdami gyvūnai perkelia dideles dirvožemio ir nuosėdų mases. Skraidantys organizmai neša medžiagą dideliais atstumais. Geležis, esanti kraujyje hemoglobine, pasklinda, pavyzdžiui, per kraują siurbiančius vabzdžius.

Aplinką formuojanti funkcija yra pagrįstas vienų organizmų buveinių kūrimu kitiems ir susideda iš aplinkos (litosferos, hidrosferos, atmosferos) fizikinių ir cheminių parametrų pavertimo palankiomis organizmams egzistuoti sąlygomis. Pavyzdžiui, miškai reguliuoja paviršinį nuotėkį, didina oro drėgmę, atmosferą praturtina deguonimi.

Ši funkcija yra bendras aukščiau aptartų gyvosios medžiagos funkcijų rezultatas: energetinė funkcija aprūpina energiją visoms biologinio ciklo dalims; destruktyvus ir koncentracija prisideda prie ištraukimo iš natūralios aplinkos ir išsibarsčiusių, bet gyvybiškai svarbių gyviems organizmams, elementų kaupimosi. Labai svarbu pažymėti, kad dėl aplinką formuojančios funkcijos geografiniame apvalkale pasikeitė pirminės atmosferos dujų sudėtis, pakito pirminio vandenyno vandenų cheminė sudėtis, susidarė nuosėdinių uolienų sluoksnis. litosferoje, o žemės paviršiuje atsirado derlinga dirvos danga.

Aplinką formuojančios gyvosios medžiagos funkcijos sukūrė ir palaikė materijos ir energijos pusiausvyrą biosferoje, užtikrinančią organizmų, taip pat ir žmogaus, gyvenimo sąlygų stabilumą. Tuo pačiu metu gyvoji medžiaga gali atkurti gyvenimo sąlygas, sutrikusias dėl stichinių nelaimių ar antropogeninio poveikio.

Redokso funkcija susideda iš daugiausia tų medžiagų, kuriose yra kintamos oksidacijos laipsnio atomų (geležies, mangano, azoto ir kt. junginiai). Tuo pačiu metu Žemės paviršiuje vyrauja biogeniniai oksidacijos ir redukcijos procesai. Paprastai oksidacinė gyvosios medžiagos funkcija biosferoje pasireiškia tuo, kad bakterijos ir kai kurie grybai gana mažai deguonies turinčius junginius dirvožemyje, atšiaurioje plutoje ir hidrosferoje paverčia junginiais, kuriuose yra daugiau deguonies. Redukcijos funkcija atliekama tiesiogiai susidarant sulfatams arba per biogeninį vandenilio sulfidą, kurį gamina įvairios bakterijos.

Dujų funkcija slypi gebėjime keisti ir išlaikyti tam tikrą buveinės ir visos atmosferos dujų sudėtį. Žemėje vyraujanti dujų masė yra biogeninės kilmės. Veikiant gyvajai medžiagai susidaro pagrindinės dujos: azotas, deguonis, anglies dioksidas, vandenilio sulfidas, metanas ir kt.

Priklausomai nuo to, apie kokias dujas kalbame, išskiriamos kelios dujų funkcijos:

Ш deguonis-anglies dioksidas - didžiosios dalies laisvo deguonies susidarymas planetoje. Kiekvienas žalias organizmas atlieka šią funkciją. Deguonis išsiskiria tik saulės šviesoje, naktį šį fotocheminį procesą pakeičia žalių augalų išskiriamas anglies dioksidas;
Ш yra anglies dioksidas, nepriklausomas nuo deguonies - biogeninės anglies rūgšties susidarymas dėl gyvūnų, grybų ir bakterijų kvėpavimo. Funkcijos reikšmė didėja požeminės troposferos srityje, kurioje nėra deguonies;
Ozonas ir vandenilio peroksidas – ozono (o galbūt ir vandenilio peroksido) susidarymas. Biogeninis deguonis, virsdamas ozonu, saugo gyvybę nuo žalingo saulės spinduliuotės poveikio. Šios funkcijos įvykdymas sąlygojo apsauginio ozono skydo susidarymą;
III azotas - didžiosios dalies laisvo azoto susidarymas troposferoje dėl to, kad jį išskiria azotą gaminančios bakterijos skaidant organines medžiagas. Reakcija vyksta ir sausumos, ir vandenyno sąlygomis;
III angliavandenilis - daugelio biogeninių dujų, kurių vaidmuo biosferoje yra didžiulis, transformacijų įgyvendinimas. Tai apima, pavyzdžiui, gamtines dujas, terpenus, esančius eteriniuose aliejuose, terpentiną ir sukeliančius gėlių aromatą bei spygliuočių kvapą.

Dėl gyvosios medžiagos dujinių biogeocheminių funkcijų, vykstančių Žemės geologiniam vystymuisi, susiformavo moderni atmosferos cheminė sudėtis, pasižyminti išskirtinai dideliu deguonies kiekiu ir mažu anglies dioksido kiekiu, taip pat vidutinės temperatūros sąlygomis. Aiškiai matyti, kad dujų funkcija yra dviejų pagrindinių funkcijų – destruktyvios ir aplinką formuojančios – derinys.

Transporto funkcija susideda iš medžiagos pernešimo prieš gravitaciją ir horizontalia kryptimi. Gyva medžiaga yra vienintelis veiksnys, lemiantis atvirkštinį medžiagos judėjimą – iš apačios į viršų, iš vandenyno – į žemynus. Nuo Niutono laikų buvo žinoma, kad mūsų planetoje medžiagų srautų judėjimą lemia gravitacijos jėga. Pati negyvoji medžiaga juda pasvirusioje plokštumoje tik iš viršaus į apačią. Tik šia kryptimi juda upės, ledynai, lavinos ir slenksčiai. Dėl aktyvaus judėjimo gyvi organizmai gali perkelti įvairias medžiagas ar atomus horizontalia kryptimi, pavyzdžiui, įvairiais migracijos būdais. Cheminių medžiagų judėjimas arba migracija gyvomis medžiagomis V.I. Vernadskis tai pavadino biogenine atomų ar materijos migracija.

Informacinė funkcija - gyvų organizmų vykdomas informacijos, užkoduotos paveldimose struktūrose: DNR ir RNR, kaupimas ir perdavimas vėlesnėms kartoms.

Biogeocheminė žmogaus veikla- medžiagų transformavimas, išgavimas ir judėjimas atstumu nuo jų gamybos ar gavybos vietų.

Apima nuolat didėjantį medžiagos kiekį žemės plutoje pramonės, transporto ir žemės ūkio reikmėms. Ši funkcija užima ypatingą vietą pasaulio istorijoje ir nusipelno kruopštaus dėmesio bei tyrimo.

Taigi visa mūsų planetos gyvoji populiacija – gyvoji medžiaga – yra nuolatiniame biofilinių cheminių elementų cikle. Biologinis medžiagų ciklas biosferoje yra susijęs su dideliu geologiniu ciklu.

Gyvų organizmų pasaulis mus supančioje biosferoje yra įvairių biologinių sistemų, turinčių skirtingą sandarą ir skirtingų organizacinių padėčių, derinys. Šiuo atžvilgiu išskiriami skirtingi gyvosios medžiagos egzistavimo lygiai – nuo didelių molekulių iki įvairių organizacijų augalų ir gyvūnų.

1. Molekulinė (genetinė) – žemiausias lygis, kuriame biologinė sistema pasireiškia biologiškai aktyvių didelių molekulių – baltymų, nukleorūgščių, angliavandenių – funkcionavimo forma. Iš šio lygmens stebimos išskirtinai gyvajai medžiagai būdingos savybės: metabolizmas, vykstantis transformuojant spinduliavimo ir cheminę energiją, paveldimumo perdavimas naudojant DNR ir RNR. Šiam lygiui būdingas struktūrų stabilumas kartoms.
2. Ląstelinis – lygis, kuriame biologiškai aktyvios molekulės sujungiamos į vieną sistemą. Kalbant apie ląstelių organizaciją, visi organizmai skirstomi į vienaląsčius ir daugialąsčius.
3. Audinys – lygis, kuriame vienarūšių ląstelių derinys suformuoja audinį. Ji apima ląstelių, kurias vienija bendra kilmė ir funkcijos, rinkinį.
4. Organas – lygis, kuriame kelių tipų audiniai funkciškai sąveikauja ir sudaro konkretų organą.
5. Organizmas – lygis, kuriame daugelio organų sąveika redukuojama į vieną atskiro organizmo sistemą. Atstovauja tam tikrų rūšių organizmai.
6. Populiacija-rūšis, kurioje yra tam tikrų vienarūšių organizmų, kuriuos jungia bendra kilmė, gyvenimo būdas ir buveinė, visuma. Šiame lygmenyje apskritai vyksta elementarūs evoliuciniai pokyčiai.
7. Biocenozė ir biogeocenozė (ekosistema) – aukštesnis gyvosios medžiagos organizavimo lygis, vienijantis skirtingos rūšinės sudėties organizmus. Biogeocenozėje jie sąveikauja tarpusavyje tam tikrame žemės paviršiaus plote su vienarūšiais abiotiniais veiksniais.
8. Biosfera – lygis, kuriame susiformavo aukščiausio rango natūrali sistema, apimanti visas gyvybės apraiškas mūsų planetoje. Šiame lygmenyje visi medžiagų ciklai vyksta pasauliniu mastu, susiję su gyvybine organizmų veikla.

Nepaisant visos savo įvairovės, gyvoji medžiaga yra fizikiniu ir cheminiu požiūriu vieninga ir turi tas pačias evoliucines šaknis. Gamtoje nėra rūšių, kurios į kažkokį cheminį ar fizinį poveikį reaguotų kokybiškai kitaip nei kitų rūšių organizmai. Fizinės ir cheminės gyvosios medžiagos vienybės dėsnis turi svarbią praktinę reikšmę žmonėms. Iš to išplaukia, kad:

Ш Nėra fizinio ar cheminio veiksnio (abiotinio faktoriaus), kuris būtų mirtinas vieniems organizmams ir visiškai nekenksmingas kitiems. Skirtumas tik kiekybinis – vieni organizmai jautresni, kiti mažiau, vieni greičiau adaptuojasi selekcijos metu, o kiti lėčiau (adaptacija vyksta natūralios atrankos metu, t.y. dėl tų, kurie nesugebėjo prisitaikyti prie naujų sąlygų).
Ш Biosferos gyvosios medžiagos (biomasės) kiekis nagrinėjamu geologiniu laikotarpiu yra konstanta – tai yra V.I. gyvosios medžiagos kiekio pastovumo dėsnis. Vernadskis. Pagal biogeninės atomų migracijos dėsnį gyvoji medžiaga yra tarpininkė tarp Saulės ir Žemės. Jei gyvosios medžiagos kiekis svyruotų, planetos energetinė būsena būtų nestabili.
Ш Bendra rūšių įvairovė biosferoje yra pastovi – atsirandančių rūšių skaičius vidutiniškai lygus išnykusių. Rūšių išnykimo procesas buvo neišvengiamas dėl besikeičiančių gyvenimo sąlygų planetoje. Be to, rūšis niekada neišnyksta viena, ji „traukia“ apie 10 kitų rūšių, kurios išnyksta kartu su ja. Į jų vietą pagal ekologinio dubliavimosi taisykles ateina kitos rūšys, ypač ekosistemų valdymo grandyje – tarp vartotojų. Todėl visais geologiniais masinio organizmų nykimo laikotarpiais taip pat buvo stebimas greitas specifikacija.

Biosfera, kaip ir kitos žemesnio rango ekosistemos, turi savybių, užtikrinančių jos funkcionavimą, savireguliaciją, tvarumą ir kitus parametrus:

Biosfera yra centralizuota sistema. Gyvi organizmai (gyvoji medžiaga) veikia kaip jos centrinė grandis.

Biosfera yra atvira sistema. Jo egzistavimas neįsivaizduojamas be energijos iš išorės. Jis patiria kosminių jėgų, pirmiausia saulės aktyvumo, įtaką.

Biosfera yra savireguliuojanti sistema, kuriai, kaip pažymėjo V. I. Vernadskis, būdinga organizuotumas. Šiuo metu ši savybė vadinama homeostaze, reiškiančia galimybę grįžti į pradinę būseną ir nuslopinti atsirandančius trikdžius įjungiant daugybę mechanizmų. Homeostatiniai mechanizmai daugiausia siejami su gyvąja medžiaga, jos savybėmis ir funkcijomis.

Biosfera yra sistema, kuriai būdinga didelė įvairovė. Įvairovė yra svarbiausia visų ekosistemų savybė. Biosfera, kaip pasaulinė ekosistema, pasižymi didžiausia įvairove tarp kitų sistemų. Su juo susijusi galimybė dubliuotis, kurti atsargines kopijas, pakeisti kai kurias nuorodas kitomis (pavyzdžiui, rūšies ar populiacijos lygmeniu), maisto sudėtingumo ir stiprumo laipsnis bei kiti ryšiai.

Svarbi biosferos savybė – joje esantys mechanizmai, užtikrinantys medžiagų cirkuliaciją ir su tuo susijusį atskirų cheminių elementų bei jų junginių neišsemiamumą. Tik ciklų ir neišsenkamo saulės energijos šaltinio dėka užtikrinamas procesų biosferoje tęstinumas ir galimas jos nemirtingumas.

Visą žmogaus veiklos įvairovę biosferoje lydi jos sudėties, energijos balanso, ją sudarančių medžiagų ciklų pokyčiai ir kt. Šių pokyčių kryptis ir mastas lemia aplinkos krizės, kuriai būdinga:

laipsniškas planetos klimato kaita dėl dujų balanso atmosferoje pokyčių;

bendras ir vietinis (virš ašigalių, atskirų žemės plotų) biosferos ozono ekrano naikinimas;

Pasaulio vandenyno tarša sunkiaisiais metalais, kompleksiniais organiniais junginiais, naftos produktais, radioaktyviosiomis medžiagomis, vandenų prisotinimas anglies dioksidu;

natūralių ekologinių ryšių tarp vandenyno ir sausumos vandenų sutrikimas dėl upių užtvankų statybos, dėl ko keičiasi kietas nuotėkis, neršto takai ir kt.;

atmosferos tarša, kai susidaro rūgštiniai krituliai, labai toksiškos medžiagos dėl cheminių ir fotocheminių reakcijų;

žemės vandenų, įskaitant upių vandenis, naudojamus geriamajam vandeniui tiekti, užteršimas labai toksiškomis medžiagomis, įskaitant dioksinus, sunkiuosius metalus, fenolius;

planetos dykumėjimas;

dirvožemio sluoksnio degradacija, derlingos žemės, tinkamos žemdirbystei, ploto sumažėjimas;

tam tikrų teritorijų radioaktyvioji tarša dėl radioaktyviųjų atliekų laidojimo, žmogaus sukeltų avarijų ir kt.; buitinių šiukšlių ir gamybinių atliekų kaupimasis žemės paviršiuje, ypač praktiškai nesuyrančių plastikų; atogrąžų ir šiaurinių miškų ploto sumažėjimas, dėl kurio sutrinka atmosferos dujų pusiausvyra, įskaitant deguonies koncentracijos sumažėjimą planetos atmosferoje;

požeminės erdvės, įskaitant požeminį vandenį, tarša, dėl kurios ji netinkama vandens tiekimui;

masinis ir greitas, laviną primenantis gyvosios medžiagos rūšių nykimas;

gyvenamosios aplinkos pablogėjimas apgyvendintose vietovėse, ypač miesto vietovėse;

bendras gamtos išteklių išeikvojimas ir trūkumas žmogaus vystymuisi;

organizmų dydžio, energetinio ir biogeocheminio vaidmens pokyčiai, mitybos grandinių reformacija, masinis tam tikrų rūšių organizmų dauginimasis.

Terminas "biosfera" 1875 m. į mokslinę literatūrą įtraukė austrų geologas Eduardas Suesas. Biosferai jis priskyrė visą atmosferos erdvę, hidrosferą ir litosferą (kietąjį Žemės apvalkalą), kur susitinka gyvi organizmai.

(Vernadskis)Pagal biosfera suprantama kaip visa erdvė (Žemės apvalkalas), kurioje egzistuoja arba kada nors egzistavo gyvybė, tai yra, kur susitinka gyvi organizmai ar jų gyvybinės veiklos produktai. Kartu į biosferos sąvoką įeina ir transformuojantis organizmų aktyvumas ne tik gyvybės plitimo ribose šiuo metu, bet ir praeityje.

V. I. Vernadskis ne tik patikslino ir nubrėžė gyvybės biosferoje ribas, bet, svarbiausia, visapusiškai atskleidė gyvų organizmų vaidmenį planetos masto procesuose. Jis parodė, kad gamtoje nėra galingesnės geologinės (aplinką formuojančios) jėgos už gyvus organizmus ir jų gyvybinės veiklos produktus.

Ta biosferos dalis, kurioje šiuo metu randami gyvi organizmai, paprastai vadinama šiuolaikine biosfera arba neobiosfera, o senovės biosferos – paleobiosferomis arba baltosiomis biosferomis. Pastarųjų pavyzdžiais galima paminėti negyvąsias organinių medžiagų sankaupas (anglies, naftos, skalūnų ir kt. telkinius) arba kitų junginių atsargas, susidariusias dalyvaujant gyviems organizmams (kalkių, kreidos, silicio junginių, rūdos darinių ir kt.). ).

Biosferos ribos. Pagal šiuolaikines koncepcijas neobiosfera atmosferoje tęsiasi maždaug iki ozono ekrano (ties ašigaliais 8-10 km, ties pusiauju - 17-18 km ir virš likusio Žemės paviršiaus - 20-25 km). Gyvenimas už ozono sluoksnio yra neįmanomas dėl destruktyvių kosminių ultravioletinių spindulių. Beveik visa hidrosfera, įskaitant giliausią Pasaulio vandenyno tranšėją (Mariana) (11022 m), yra užimta gyvybės. Neobiosfera taip pat turėtų apimti dugno nuosėdas, kuriose galimas gyvų organizmų egzistavimas. Gyvybė prasiskverbia į litosferą (kietąjį Žemės apvalkalą, susidedantį iš žemės plutos ir viršutinės mantijos dalies) iki kelių metrų, daugiausia apsiribodama dirvožemio sluoksniu, tačiau per atskirus plyšius ir urvus plinta iki šimtų metrų. . Apatinė riba litosferoje: 3,5-7,5 km. Ją lemia temperatūra, kurioje vanduo virsta garais, ir baltymų denatūracijos temperatūra (baltymai praranda natūralias savybes).

Biosferos sudėtis Biosfera susideda iš šių tipų medžiagų:

§ Gyvoji medžiaga – visa Žemėje gyvenančių gyvų organizmų kūnų visuma yra fiziškai-chemiškai vieninga, neatsižvelgiant į jų sisteminę priklausomybę. Tai „viena iš galingiausių geocheminių jėgų mūsų planetoje“, nes gyvoji medžiaga ne tik gyvena biosferoje, bet ir keičia Žemės išvaizdą. Gyvoji medžiaga biosferoje pasiskirsto labai netolygiai.

§ Biogeninė medžiaga – gyvosios medžiagos sukurta ir perdirbta medžiaga. Organinės evoliucijos metu gyvi organizmai per savo organus, audinius, ląsteles ir kraują tūkstantį kartų praėjo per visą atmosferą, visą pasaulio vandenynų tūrį ir didžiulę mineralinių medžiagų masę. Šį geologinį gyvosios medžiagos vaidmenį galima įsivaizduoti iš anglies, naftos, karbonatinių uolienų ir kt.

§ Inertinė medžiaga – produktai, susidarę nedalyvaujant gyviems organizmams.

§ Bioinertinė medžiaga, kurią vienu metu sukuria gyvi organizmai ir inertiniai procesai, atstovaujantys abiejų dinamiškai pusiausvyros sistemoms. Tai dirvožemis, dumblas, atmosferos poveikio pluta ir kt. Organizmai juose atlieka pagrindinį vaidmenį.

§ Medžiaga, kuri radioaktyviai skyla.

§ Išsklaidyti atomai, nuolat kuriami iš visų rūšių žemiškos medžiagos, veikiant kosminei spinduliuotei.

§ Kosminės kilmės medžiaga.

Pagrindinės biosferos savybės. Biosfera, kaip ir kitos ją sudarančios žemesnio rango ekosistemos, pasižymi savybių sistema, užtikrinančia jos funkcionavimą, savireguliaciją, stabilumą ir kitus parametrus. Pažvelkime į pagrindinius.

1.Biosfera – centralizuota sistema. Gyvi organizmai (gyvoji medžiaga) veikia kaip jos centrinė grandis.

2. Biosfera yra atvira sistema. Jo egzistavimas neįsivaizduojamas be energijos tiekimo iš išorės, jį įtakoja kosminės jėgos, pirmiausia saulės aktyvumas.

3.Biosfera yra savireguliacinė sistema, kuriai, kaip pažymėjo V.I.Vernadskis, būdinga organizuotumas. Šiuo metu ši savybė vadinama homeostaze, reiškiančia galimybę grįžti į pradinę būseną ir nuslopinti atsirandančius trikdžius įjungiant daugybę mechanizmų. Homeostatiniai mechanizmai daugiausia siejami su gyvąja medžiaga, jos savybėmis ir funkcijomis.

4. Biosfera yra sistema, kuriai būdinga didelė įvairovė.Įvairovė yra svarbiausia visų ekosistemų savybė. Biosfera, kaip pasaulinė ekosistema, pasižymi didžiausia įvairove tarp kitų sistemų.

Bet kuriai natūraliai sistemai įvairovė yra viena iš svarbiausių jos savybių. Su juo susijusi galimybė dubliuotis, kurti atsargines kopijas, pakeisti kai kurias nuorodas kitomis (pavyzdžiui, rūšies ar populiacijos lygmeniu), maisto sudėtingumo ir stiprumo laipsnis bei kiti ryšiai. Štai kodėl įvairovė laikoma pagrindine bet kurios ekosistemos ir visos biosferos tvarumo sąlyga.Ši savybė tokia universali, kad suformuluota kaip dėsnis (W. R. Ashby).

5. Svarbi biosferos savybė – joje esantys mechanizmai, užtikrinantys medžiagų cirkuliaciją ir su tuo susijusį atskirų cheminių elementų bei jų junginių neišsemiamumą. Tik ciklų ir neišsenkamo saulės energijos šaltinio dėka užtikrinamas procesų biosferoje tęstinumas ir galimas jos nemirtingumas.

§ Didysis ciklas atsiranda dėl saulės energijos sąveikos su Žemės energija ir yra vykdomas medžiagų persiskirstymu tarp biosferos ir gilesnių žemės horizontų.(Pavyzdys: vandens ciklas)

§ Mažas žiedas atsiranda tik biohegosferoje. Jis reprezentuoja makro- ir mikroelementų bei paprastų neorganinių medžiagų, tokių kaip CO2, O2, mainus su atmosferos, hidrosferos ir litosferos medžiaga, o atskirų medžiagų ciklai vadinami. biogeocheminiai ciklai.

212.Ekologinė krizė ir ekologinė nelaimė.

Ekologinė krizė – tai grįžtamasis natūralių kompleksų pusiausvyros būsenos pokytis; disbalansas tarp gamtinių sąlygų ir žmogaus poveikio gamtinei aplinkai.

Žmogus veikia kaip aktyvi aplinkos krizės šalis. Civilizacijos istorija įrodo, kad aplinkos krizę lydi revoliucinis visuomenės ir gamtos santykių pasikeitimas.

Žmonijos priešistorėje ir istorijoje yra nemažai aplinkos krizių ir revoliucijų.

Ekologinės krizės ir revoliucijos (sąlyginis mastas), pagal N. F. Reimersą, 1990 m.

1. Gyvų būtybių buveinių pasikeitimas, dėl kurio atsirado stačiųjų antropoidų – artimiausių žmonių protėvių.

2. Žvejybos ir pirmykščio žmogaus turimų išteklių rinkimo santykinio nuskurdimo krizė, dėl kurios buvo imtasi spontaniškų biotechninių priemonių, tokių kaip augalijos deginimas geresniam ir ankstesniam augimui.

3. Pirmoji antropogeninė aplinkos krizė yra masinis stambių gyvūnų naikinimas (pernelyg medžiojama) („vartotojų krizė“), susijusi su po jos kilusia žemės ūkio ekologine revoliucija.

4. Ekologinė dirvožemio druskėjimo krizė ir primityvios drėkinamos žemdirbystės degradacija, jos nepakankamumas augančiai Žemės populiacijai, nulėmusiam vyraujančią nedrėkinamo žemės ūkio plėtrą.

5. Ekologinė masinio naikinimo ir augalinių išteklių trūkumo krizė arba „gamintojų krizė“, susijusi su visuotiniu sparčiu visuomenės gamybinių jėgų vystymusi, paskatinusia plačiai naudoti mineralinius išteklius, pramonės, o vėliau ir mokslo ir technologijų revoliucija.

6. Dabartinė nepriimtinos pasaulinės taršos grėsmės krizė. Čia skaidytojai nespėja išvalyti biosferos nuo antropogeninių produktų arba potencialiai negali to padaryti dėl nenatūralaus išskiriamų sintetinių medžiagų pobūdžio.

Aplinkos krizės priežastys:

1. Nevaržomas ir labai spartus Žemės gyventojų skaičiaus augimas (dabar mūsų planetoje gyvena apie 6 mlrd. žmonių. Mokslininkų teigimu, tai žymiai daugiau nei Žemės biosferai priimtina žmonių populiacija, nes kiekvienam žmogui reikia patenkinti savo poreikius, o. tai pasiekiama atšiauriai išnaudojant gamtą)

2. Netobulos žemės ūkio ir pramonės technologijos (visa tai veda prie oro, vandens, dirvožemio ir kt.)

3. Žmonijos lengvabūdiškumas ir biosferos raidos dėsnių nepaisymas (t.y. žmogaus vartotojiškumas gamtos išteklių atžvilgiu)

Ekologinė nelaimė – gamtos anomalija, dažnai kylanti dėl tiesioginio ar netiesioginio žmogaus veiklos poveikio gamtos procesams ir sukelianti ūmias neigiamas ekonomines pasekmes arba masinę tam tikro regiono gyventojų mirtį. Plačiąja prasme ekologinės nelaimės yra biosferos vystymosi fazės, kai įvyksta kokybiškas gyvosios medžiagos atsinaujinimas, pavyzdžiui, kai kurios rūšys išnyksta, o kitos atsiranda.

Ekologinės nelaimės priežastys:

1. Gamtiniai procesai, sukeliantys stichines nelaimes (ledynų pažanga, ugnikalnių išsiveržimai, potvyniai

2. Žmogaus veiklos antropogeninis poveikis aplinkai, taip pat neracionalus gamtos išteklių naudojimas. Šimtmečius žmogus nevaldomai naudojosi tuo, ką jam davė Žemė.

Aplinkos krizių ir nelaimių prielaidos: a) visuotinis atšilimas, šiltnamio efektas, klimato zonų kaita; b) ozono skylės, ozono ekrano sunaikinimas; c) planetos biologinės įvairovės mažinimas; d) visuotinė aplinkos tarša; e) ne. -perdirbamos radioaktyviosios atliekos; f) vandens ir vėjo erozija bei derlingų dirvožemio plotų mažinimas; g) gyventojų sprogimas, urbanizacija; h) neatsinaujinančių naudingųjų iškasenų išeikvojimas; i) energetikos krizė; j) staigus ankstesnių nežinomos ir dažnai nepagydomos ligos; k) maisto trūkumas, nuolatinis didžiosios planetos gyventojų badas; m) Pasaulio vandenyno išteklių išeikvojimas ir tarša.

Aplinkos grėsmės esmė ta, kad vis didėjantis antropogeninių veiksnių spaudimas biosferai gali lemti visišką natūralių biologinių išteklių dauginimosi ciklų suirimą, dirvožemio, vandens ir atmosferos savaiminį apsivalymą. Tai sukels staigų ir greitą aplinkos padėties pablogėjimą, o tai gali sukelti planetos gyventojų mirtį. Ekologai jau įspėja apie stiprėjantį šiltnamio efektą, plintančias ozono skyles, nykstančias vis didėjančius rūgščių kritulių kiekius ir kt. Išvardintos neigiamos biosferos raidos tendencijos pamažu tampa pasaulinio pobūdžio ir kelia grėsmę žmonijos ateičiai.

Daugelis išeitį iš artėjančios ekologinės krizės mato radikaliame žmonių sąmonės, moralės pasikeitime, požiūryje į gamtą, kaip į bedvasio žmogaus išnaudojimo objektą.. Spontaniška žmogaus veikla labai priklauso nuo jo etinių standartų. elgesį.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

biosferos balansas ekologinis

1. Gamtinės sistemos, sudarančios biosferą

1. Ekosistema, arba ekologinė sistema – biologinė sistema, susidedanti iš gyvų organizmų bendrijos (biocenozės), jų buveinės (biotopo), ryšių sistemos, kuri keičiasi tarp jų medžiaga ir energija. Viena iš pagrindinių ekologijos sąvokų. Ekosistema yra kompleksas (pagal L. Bertalanffy sudėtingų sistemų apibrėžimą), save organizuojanti, savireguliuojanti ir besivystanti sistema. Pagrindinis ekosistemos bruožas yra santykinai uždarų, erdviniu ir laiko atžvilgiu stabilių medžiagų ir energijos srautų buvimas tarp biotinės ir abiotinės ekosistemos dalių. Iš to išplaukia, kad ne kiekviena biologinė sistema gali būti vadinama ekosistema, pavyzdžiui, akvariumas ar supuvęs kelmas nėra tokia. Šios biologinės sistemos (natūralios ar dirbtinės) nėra pakankamai savarankiškos ir reguliuojasi (akvariumas), jei nustosite reguliuoti sąlygas ir išlaikyti charakteristikas tame pačiame lygyje, ji pakankamai greitai subyrės. Tokios bendrijos nesudaro savarankiškų uždarų materijos ir energijos ciklų (kelmo), o yra tik didesnės sistemos dalis. Tokios sistemos turėtų būti vadinamos žemesnio rango bendruomenėmis arba mikrokosmosais. Kartais jiems vartojama facies sąvoka (pavyzdžiui, geoekologijoje), tačiau ji negali visiškai apibūdinti tokių sistemų, ypač dirbtinės kilmės. Apskritai, skirtinguose moksluose „facies“ sąvoka atitinka skirtingus apibrėžimus: nuo sistemų subekosistemų lygmenyje (botanikoje, kraštovaizdžio moksle) iki sąvokų, nesusijusių su ekosistema (geologijoje), arba sampratos, jungiančios vienarūšes ekosistemas. (Sochava V.B.), arba beveik identiškas (Berg L.S., Ramensky L.G.) ekosistemos apibrėžimui.

Ekosistema yra atvira sistema, kuriai būdingi medžiagų ir energijos įvesties ir išvesties srautai. Beveik bet kurios ekosistemos egzistavimo pagrindas yra energijos srautas iš saulės šviesos, kuris yra termobranduolinės reakcijos pasekmė, tiesiogine (fotosintezės) arba netiesiogine (organinių medžiagų skilimo) forma, išskyrus giliavandenes ekosistemas: „juodieji“ ir „baltieji“ rūkaliai, energijos šaltinis, kuriame yra vidinė žemės šiluma ir cheminių reakcijų energija.

Ekosistemos pavyzdys yra tvenkinys su augalais, žuvimis, bestuburiais gyvūnais ir jame gyvenančiais mikroorganizmais, kurie sudaro gyvą sistemos komponentą – biocenozę. Tvenkiniui, kaip ekosistemai, būdingos tam tikros sudėties dugno nuosėdos, cheminė sudėtis (jonų sudėtis, ištirpusių dujų koncentracija) ir fizikiniai parametrai (vandens skaidrumas, metinių temperatūros pokyčių tendencija), taip pat tam tikri biologinio produktyvumo, trofikos rodikliai. rezervuaro būklė ir specifinės šio rezervuaro sąlygos. Kitas ekologinės sistemos pavyzdys – lapuočių miškas centrinėje Rusijoje su tam tikra miško paklotės sudėtimi, šiam miškui būdingu dirvožemiu ir stabilia augalų bendrija ir dėl to su griežtai apibrėžtais mikroklimato rodikliais (temperatūra, drėgnumas). , apšvietimas) ir atitinkančias tokias sąlygas aplinką gyvūnų organizmų kompleksu. Svarbus aspektas, leidžiantis nustatyti ekosistemų tipus ir ribas, yra bendrijos trofinė struktūra ir biomasės gamintojų, jos vartotojų ir biomasę ardančių organizmų santykis, produktyvumo ir medžiagų bei energijos apykaitos rodikliai.

„Geosistemos“ sąvoką į sovietinį mokslą įvedė akademikas Sochava. Kadangi beveik visi geografijos mokslai vienu ar kitu laipsniu nagrinėja gamtinės aplinkos komponentų sąveiką, geosistemos sampratai artimų sąvokų yra gana daug.

Geosistema – santykinai vientisas teritorinis darinys, susidarantis glaudžiai gamtos, gyventojų ir ūkio sąveikoje ir sąveikoje, kurio vientisumą lemia tiesioginiai, atvirkštiniai ir transformuoti ryšiai, besiformuojantys tarp geosistemos posistemių. Kiekviena sistema turi tam tikrą struktūrą, kuri susidaro iš elementų, santykių tarp jų ir jų sąsajų su išorine aplinka. Elementas yra pagrindinis sistemos vienetas, atliekantis tam tikrą funkciją. Priklausomai nuo mastelio („raiškos lygio“), tam tikro lygio elementas yra nedalomas vienetas. Didėjant skiriamosios gebos lygiui, pirminis elementas praranda savarankiškumą ir tampa naujos sistemos (posistemės) elementų šaltiniu. Šis požiūris svarbiausias geografijoje, kuri veikia su įvairaus masto teritorinėmis sistemomis.

2. Sistemų tipų įvairovė kaip ekologinės pusiausvyros palaikymo sąlyga

Sisteminiai rodikliai šiandien tapo svarbiausiais gamtinės aplinkos būklės kriterijais. Jie skirstomi į kraštovaizdžio ir ekologinius. Kraštovaizdžio kriterijai išplaukia iš kraštovaizdžio planavimo metodikos, pagal kurią kuriamos idėjos apie kraštovaizdžio pajėgumą, struktūrinį sudėtingumą ir jo trikdymo rodiklius. Tarp ekosistemų kriterijų išryškinami sukcesijos proceso sutrikimo rodikliai – natūrali rūšių įvairovės, gyvybės formų diapazono, biomasės, produktyvumo, negyvų organinių medžiagų kaupimosi ir viso biogeninio ciklo kaita. „Nepalankiai būklei“ būdingas didelis ekosistemos parametrų nukrypimas nuo normalios raidos. „Ekologinei nelaimei“ (ekologinei krizei) būdingas negrįžtamas retrogradinis ekosistemos vystymasis. „Ekologinio tvarumo“ sąvoka reiškia ekosistemos gebėjimą išlaikyti savo struktūrą ir funkcines charakteristikas, kai ji veikiama išorės veiksnių. Dažnai „aplinkos tvarumas“ laikomas aplinkos stabilumo sinonimu. Ekosistemų stabilumas negali būti išsaugotas ir užtikrintas, jei pažeidžiamas vidinės dinaminės pusiausvyros dėsnis. Grėsmė kils ne tik natūralios aplinkos kokybei, bet ir viso gamtinių komponentų komplekso egzistavimui artimiausioje ateityje.

Vidinės dinaminės pusiausvyros dėsnis veikia kaip aplinkos apkrovų reguliatorius, jei nepažeidžiami „komponentų balansas“ ir „didelių teritorijų balansas“. Būtent šios „pusiausvyros“ yra racionalaus gamtotvarkos normos, kuriomis turėtų būti remiamasi kuriant aplinkos apsaugos priemones statybose ir restauracijoje.

Šio dėsnio esmė yra ta, kad gamtinė sistema turi vidinę energiją, materiją, informaciją ir dinamines savybes, tarpusavyje susijusias tiek, kad bet koks vieno iš šių rodiklių pokytis sukelia kituose arba tame pačiame, bet kitoje vietoje ar kitu laiku. lydinčius funkcinius-kiekybinius pokyčius, išsaugančius visos gamtinės sistemos materialinių-energetinių, informacinių ir dinaminių rodiklių sumą. Tai suteikia sistemai tokias savybes kaip pusiausvyros palaikymas, ciklo uždarymas sistemoje ir jos „savigydymas“, „savivalymas“. Natūrali pusiausvyra yra viena iš būdingiausių gyvųjų sistemų savybių. Jo negali sutrikdyti antropogeninė įtaka ir pereiti į ekologinę pusiausvyrą. „Ekologinė pusiausvyra“ – tai natūralių arba žmogaus modifikuotų aplinką formuojančių komponentų ir natūralių procesų balansas, lemiantis ilgalaikį (sąlygiškai begalinį) tam tikros ekosistemos egzistavimą. Skiriama komponentinė ekologinė pusiausvyra, pagrįsta ekologinių komponentų pusiausvyra vienoje ekosistemoje, ir jos teritorinė ekologinė pusiausvyra. Pastarasis pasireiškia tam tikru intensyviai (agrocenozės, urbanistiniai kompleksai ir kt.) arba ekstensyviai (ganyklos, natūralūs miškai ir kt.) eksploatuojamų ir neeksploatuojamų (rezervatų) plotų santykiu, užtikrinant didelių teritorijų ekologinės pusiausvyros poslinkių nebuvimą. visas. Paprastai į tokio tipo pusiausvyrą atsižvelgiama apskaičiuojant „teritorijos ekologinį pajėgumą“.

3. Geo- ir ekosistemų sandara ir savybės

Geosistemų sandara ir savybės.

Kiekvienas sistemos elementas ir sistema kaip visuma pasižymi tam tikromis savybėmis. Tinkamos žinios apie sistemą priklauso nuo konkretaus tyrimo tikslo ir daugelio svarbiausių savybių nustatymo šiuo pagrindu. Neįmanoma išsamiai apibūdinti sistemos tik per savybes, todėl svarbus bet kokio sistemos tyrimo uždavinys yra nustatyti ribotą, baigtinę savybių rinkinį. Tas pats pasakytina ir apie santykius tarp sistemos elementų.

Geosistemos turi daugybę savybių. Pagrindiniai iš jų yra:

a) vientisumas (vieno tikslo ir funkcijos buvimas);

b) atsiradimas (sistemos savybių neredukuojamumas į atskirų elementų savybių sumą);

c) struktūriškumas (sistemos elgesį lemia jos struktūriniai ypatumai);

d) autonomija (gebėjimas sukurti ir išlaikyti aukštą vidinės tvarkos laipsnį, tai yra būseną su maža entropija);

e) sistemos ir aplinkos tarpusavio ryšys (sistema formuojasi ir savo savybes išreiškia tik sąveikos su išorine aplinka procese);

f) hierarchija (sistemos elementų pavaldumas);

g) valdomumas (išorinės ar vidinės kontrolės sistemos buvimas);

h) tvarumas (noras išsaugoti savo struktūrą, vidinius ir išorinius ryšius);

i) aprašymų gausa (dėl sistemų sudėtingumo ir neriboto savybių skaičiaus, jų pažinimui reikia sukurti daugybę modelių, priklausomai nuo tyrimo tikslo);

j) teritoriškumas (vietos erdvėje yra pagrindinė geografiškai vertinamų sistemų savybė);

k) dinamiškumas (sistemų raida laiku); kompleksiškumas (jo elementų ir atributų kokybiniai ir kiekybiniai skirtumai).

Ekosistemų sandara ir savybės.

Ekosistemą galima suskirstyti į du komponentus – biotinį ir abiotinį. Biotikas skirstomas į autotrofinius (organizmai, kurie pirminę energiją egzistavimui gauna iš foto- ir chemosintezės arba gamintojų) ir heterotrofinius (organizmai, kurie gauna energiją iš organinių medžiagų oksidacijos – vartotojai ir skaidytojai) komponentus, sudarančius trofinę ekosistemos struktūrą.

Vienintelis energijos šaltinis ekosistemos egzistavimui ir įvairių procesų joje palaikymui yra gamintojai, kurie saulės energiją (šilumą, cheminius ryšius) sugeria 0,1–1, retai 3–4,5 % efektyvumo. pradinė suma. Autotrofai yra pirmasis ekosistemos trofinis lygis. Vėlesni ekosistemos trofiniai lygiai formuojasi vartotojų sąskaita (2, 3, 4 ir vėlesni lygiai) ir yra uždaromi skaidytojų, kurie negyvas organines medžiagas paverčia mineraline forma (abiotiniu komponentu), kurią gali pasisavinti autotrofinis. elementas.

Ekosistemos struktūros požiūriu yra:

Klimato režimas, lemiantis temperatūrą, drėgmę, apšvietimo sąlygas ir kitas fizines aplinkos savybes;

Neorganinės medžiagos, įtrauktos į ciklą;

Organiniai junginiai, jungiantys biotinę ir abiotinę dalis medžiagų ir energijos cikle;

Gamintojai – tai organizmai, kuriantys pirminius produktus;

Makrovartotojai arba fagotrofai yra heterotrofai, valgantys kitus organizmus arba dideles organinės medžiagos daleles;

Mikrovartotojai (saprotrofai) yra heterotrofai, daugiausia grybai ir bakterijos, kurie sunaikina negyvas organines medžiagas, mineralizuoja jas ir taip grąžina į ciklą.

Paskutiniai trys komponentai sudaro ekosistemos biomasę.

Ekosistemos funkcionavimo požiūriu išskiriami šie funkciniai organizmų blokai (be autotrofų):

Biofagai yra organizmai, valgantys kitus gyvus organizmus.

Saprofagai yra organizmai, valgantys negyvas organines medžiagas.

Šis skirstymas parodo laiko ir funkcinius santykius ekosistemoje, sutelkiant dėmesį į organinės medžiagos susidarymo ir jos perskirstymo ekosistemoje (biofagų) ir perdirbimo saprofagais laiko padalijimą. Nuo organinės medžiagos žūties iki jos komponentų vėl įsijungimo į medžiagų ciklą ekosistemoje gali praeiti nemažas laikotarpis, pavyzdžiui, pušies rąsto atveju – 100 ar daugiau metų.

Visi šie komponentai yra tarpusavyje susiję erdvėje ir laike ir sudaro vieną struktūrinę ir funkcinę sistemą.

4. Biosferos disbalanso požymiai

Per visą žmonijos istoriją visuomenės poveikis gamtai nebuvo paprastas linijinis procesas. Antroje šio amžiaus pusėje susiklosčiusi įtempta, o kai kuriais atvejais ir kritinė aplinkos situacija yra signalas apie naujo visuomenės ir gamtinės aplinkos sąveikos etapo pradžią. Litosfera (kietasis Žemės apvalkalas), o ypač jos viršutinė dalis, tapo jautriausių antropogeninių apkrovų objektu. Tai yra žmogaus įsiveržimo į žemės vidų rezultatas; jo daromi reljefo ir gamtos kraštovaizdžio pokyčiai; priverstinis ir nepagrįstas žemės išėmimas iš žemės ūkio apyvartos; dirvožemio dangos naikinimas ir tarša, dykumėjimas ir kiti procesai.

Dirvožemio išteklių praradimas yra didelis. Bendras dirbamos žemės plotas, prarastas pasaulio žemės ūkiui, žmonijos istorijoje pasiekė 20 000 000 kvadratinių kilometrų, o tai yra daugiau nei visos šiuo metu naudojamos dirbamos žemės plotas (apie 15 000 000 kvadratinių kilometrų). Įvairios dirvožemio degradacijos formos, susijusios su antropogeniniais veiksniais, yra didžiausias nuostolių šaltinis. Nuo 30% iki 80% pasaulio drėkinamos žemės kenčia nuo įdruskėjimo, išplovimo ir užmirkimo. 35% dirbamų žemių erozijos procesai viršija dirvožemio formavimosi procesus. Kas 10 metų pasaulinis viršutinio dirvožemio sluoksnio praradimas siekia 7%.Didelė pasaulinė problema tapo dykumėjimo procesas, ty dykumų perėjimas į kultūrines agrobiocenozes. Dykumėjimas yra netinkamo valdymo (sumedėjusios augalijos naikinimo, per didelio žemės naudojimo ir kt.) rezultatas. Dykumėjimas vyksta 100 šalių visame pasaulyje. Kasmet dėl to prarandama 6 000 000 hektarų žemės ūkio paskirties žemės. žemes. Dabartiniais tempais per 30 metų šis reiškinys apims Saudo Arabijos dydžio plotą. Apskaičiuota, kad produktų nuostoliai visame pasaulyje siekia 26 000 000 000 USD per metus. Tai leidžia daryti išvadą apie žmonijos perėjimą didžiojoje pasaulio dalyje prie naujos, švaistomos žemės ūkio sistemos, kurioje iškrenta iš žemės ūkio gamybos. žemės apyvarta negrąžinama nei dėl visiško jų degradacijos ir atkuriamųjų savybių praradimo, nei dėl kitų neracionalaus jų naudojimo formų.

Naujam naudojimui potencialiai tinkamos žemės plotas nėra didelis – apie 12 000 000 kvadratinių kilometrų. Jie išsidėstę labai netolygiai: daugiausia Lotynų Amerikoje, Afrikoje, SSRS. Šiaurės Amerikoje, Vakarų Europoje, Vidurio ir Tolimuosiuose Rytuose bei Okeanijoje plėtros potencialas išnaudotas. Per ateinančius 50 metų šis išteklius pasitarnaus, užuot padidinus dirbamos žemės plotą, tiesiog papildys žemę, prarastą dėl žemės ūkio gamybos. apyvarta. Jei atsižvelgsime į realią galimybę per ateinančius 50 metų padvigubinti bendrą pasaulio gyventojų skaičių, paaiškės žmonijos aprūpinimo maistu problemos aktualumas.

Santykinai naujas reiškinys, vis labiau globalėjantis, yra litosferos (ypač dirvožemio, požeminio vandens) tarša, taip pat intensyvus požeminės aplinkos naudojimas (atliekų šalinimas, naftos ir dujų saugojimas, branduoliniai bandymai, požeminių konstrukcijų statyba). ir tt). Tai sukelia visų rūšių nepageidaujamą poveikį. Litosferos mineralinių išteklių išnaudojimas pasiekė milžinišką mastą. Kiekvienam planetos gyventojui per metus išgaunama apie 20 tonų mineralinių žaliavų. Kasmet iš žemės gelmių išgaunama 80 milijardų tonų rūdos ir nerūdinių medžiagų, kurias lydi daugybė trikdžių ir net radikalių žemės paviršiaus reljefo ir kraštovaizdžio pokyčių. Per 150 metų kasybos metu susidarė 100 kubinių kilometrų tūrio sąvartynai ir 40–50 kubinių kilometrų tūrio karjerai. Vienas iš vertingiausių litosferos išteklių yra požeminis vanduo. Didžioji dalis gėlo vandens Žemėje, neskaitant ledynų, yra iš požeminio vandens. Skaičiuojama, kad palyginti lengvai pasiekiamo požeminio vandens tūris (iki 800 metrų gylio) siekia 300 000 kubinių kilometrų.

1980 metais žmonija savo reikmėms sunaudojo 2,6 - 3 tūkstančius kubinių kilometrų gėlo vandens. Pastaruoju metu išaugo susidomėjimas požeminiais vandenimis: jie yra ekonomiškiausi vandens ištekliai (nereikalauja brangių tiekimo priemonių), taip pat leidžia plėtoti teritorijas, kuriose paviršinio vandens atsargos itin ribotos. Tuo pat metu kyla grėsmė kokybiškam požeminio vandens išeikvojimui dėl besiplečiančios teršiančių pramoninių atliekų, įskaitant pačias toksiškiausias ir radioaktyviausias, laidojimo po žeme praktikos (įskaitant labai gilius horizontus).

Atmosferoje vyksta esminiai antropogeniniai pokyčiai: keičiasi jos savybės ir dujų sudėtis, didėja jonosferos ir stratosferos ozono sunaikinimo pavojus; padidėja jo dulkėtumas; Apatiniai atmosferos sluoksniai yra prisotinti gyviems organizmams kenksmingų dujų ir pramoninės kilmės medžiagų. Atmosferos dujų sudėties sutrikimai atsiranda dėl to, kad žmogaus sukeltų dujų ir medžiagų emisijos, siekiančios daug milijardų tonų per metus, yra panašios į jų suvartojimą iš natūralių šaltinių arba netgi viršija jas. Anglies dioksidas (anglies dioksidas) yra vienas iš pagrindinių atmosferos dujų sudėties komponentų, vaidinantis svarbų vaidmenį ne tik žmonių, augalų ir gyvūnų gyvenime, bet ir atliekant atmosferos funkciją – apsaugoti pagrindinį paviršių nuo perkaitimas ir hipotermija.

Ūkinė veikla sutrikdė natūralią CO 2 išsiskyrimo ir asimiliacijos pusiausvyrą gamtoje, dėl to didėja jo koncentracija atmosferoje. Per 26 metus nuo 1959 iki 1985 m. anglies dioksido kiekis padidėjo 9%. Kai kurie svarbūs CO 2 ciklo elementai mokslui dar nėra visiškai suprantami. Kiekybinis ryšys tarp jo koncentracijos atmosferoje ir jo gebėjimo atitolinti šilumos, gautos iš Saulės į kosmosą, grąžinimą, nėra aiškus. Nepaisant to, CO 2 koncentracijos padidėjimas rodo gilų globalinės pusiausvyros biosferoje sutrikimą, kuris kartu su kitais sutrikimais gali turėti labai rimtų pasekmių. Deguonies disbalanso atmosferoje mastai plečiasi.

Biosferos evoliucijos metu susidarė ir jos dujų apvalkale susikaupė didžiulė laisvojo deguonies masė (1,18 * 1015 tonų), kuri ilgą laiką išliko pastovi (metinis augalų gaminamo deguonies tiekimas į atmosferą išeikvojamas natūralūs oksidaciniai procesai). Šiuolaikinė žmonija grubiai įsikiša į šį ciklą, kasmet sunaudodama 20 000 000 000 tonų atmosferos deguonies degindama mineralinį ir organinį kurą. Toks neatsinaujinančių gamtos išteklių „valgymas“ yra aplinkos konfliktų, kurie bus pavojingi ateityje, šaltinis.

Kasmet padidėjus iškastinio kuro gamybai 5%, laisvo deguonies kiekis per 160 metų sumažės 25% – 30% ir pasieks kritinę vertę žmonijai. Daugelis žmogaus sukurtų medžiagų, patenkančių į miestų oro aplinką, yra pavojingi teršalai. Jie daro žalą žmonių sveikatai, laukinei gamtai, materialinėms vertybėms. Dalis jų dėl ilgo egzistavimo atmosferoje yra gabenamos dideliais atstumais, todėl taršos problema iš vietinės virsta tarptautine. Tai daugiausia susiję su tarša sieros ir azoto oksidais. Spartus šių teršalų kaupimasis šiaurinio pusrutulio atmosferoje (metinis padidėjimas 5 proc.) sukėlė rūgščių ir parūgštintų kritulių reiškinį. Jie slopina dirvožemio ir vandens telkinių, ypač turinčių didelį rūgštingumą, biologinį produktyvumą. Pastaraisiais dešimtmečiais buvo atkreiptas dėmesys į stratosferos ozono, kuris visoms gyvoms būtybėms veikia kaip skydas nuo perteklinės Saulės ultravioletinės spinduliuotės, problema. Ozonui grėsmę kelia azoto oksidų išsiskyrimas į viršutinius sluoksnius (dėl viršgarsinių reaktyvinių skrydžių), taip pat anglies fluoro angliavandenilių (freonų) gamyba.

Šios problemos tyrimas naudojant modeliavimą leidžia daryti išvadą, kad ozonas stratosferoje sumažėja 10%. Instrumentiniai matavimai rodo tik periodinius daugiakrypčius svyravimus ir neleidžia daryti išvados apie jo išeikvojimą. Tačiau faktas, kad žmonija gali pakenkti šiam svarbiam gyvybės palaikymo ištekliui, ir periodiškai virš Antarktidos atsirandančios „ozono skylės“ atradimas rodo problemos rimtumą.

Itin didelis reiškinys, turintis įtakos globalinėms atmosferos savybėms, yra antropogeninių veiksnių pasekmė. Antropogeninių ore esančių dalelių (aerozolių) suvartojama kasmet siekia 1–2,6 mlrd. tonų ir prilygsta natūralios kilmės aerozolių kiekiui. Dulkių kiekis atmosferoje per 50 metų padidėjo 70%. Mažindami atmosferos skaidrumą, aerozoliai riboja saulės šilumos srautą. Egzistuoja hipotezė apie dulkių įtaką klimato pokyčiams šiauriniame pusrutulyje, ypač vėsinimui, prasidėjusiam 40-ajame dešimtmetyje, ir didėjančiam klimato anomalijų dažniui pasauliniu mastu.

Dulkės viršutiniuose atmosferos sluoksniuose daro nepataisomą žalą jonosferai, kuri yra nepakeičiamas šaltinis, naudojamas tolimojo radijo ryšiui. Žemės biota (biologinis apvalkalas, kuriame sutelkta visa gyvoji medžiaga ir visos gyvybės formos) patiria neigiamų pasekmių aplinkai, todėl biosferoje sutrinka biocheminiai ciklai, energetiniai ir termodinaminiai procesai. Be to, biota yra veikiama specifinių įtempių, kurios yra visuotinio pobūdžio. Tai visų pirma gyvūnų ir augalų pasaulio rūšių nuskurdimo procesas, didėjantis planetos miškų naikinimas.

Nepaisant visų pastangų, gyvūnų ir augmenijos naikinimas bei gamtos kraštovaizdžių naikinimas įgavo katastrofiškus mastus. Dėl aplinkos neraštingumo ir žmonių nerūpestingumo, o kartais ir barbariškumo santykiuose su gyvuoju pasauliu laukinių gyvūnų nykimo tempas pasiekė maksimumą – vieną rūšį per metus. Palyginimui, nuo 1600 iki 1950 metų šis rodiklis buvo 1 rūšis per 10 metų, o iki žmonių atsiradimo Žemėje – tik viena rūšis per 100 metų. Tuo pačiu nėra iki galo supratimo apie žemesniųjų gyvūnų – vabzdžių, moliuskų ir kitų, kurių vaidmuo palaikant biologinę pusiausvyrą gamtoje, nykimą labai didelis.

Augalijos naikinimo vaizdas kelia dar didesnį nerimą. Aštuntojo dešimtmečio viduryje kasdien buvo naikinama viena augalų rūšis ir porūšis (daugiausia tropikuose). Prognozuojama, kad devintojo dešimtmečio pabaigoje šis skaičius bus viena rūšis per valandą. Tačiau ekologine prasme augalų išnykimas „į kapus“ nusineša nuo 10 iki 30 rūšių vabzdžių, aukštesnių gyvūnų ir kitų augalų.

Tarptautinės gamtos apsaugos sąjungos (IUCN) skaičiavimais, devintojo dešimtmečio viduryje maždaug 10 % žydinčių augalų (nuo 20 iki 30 tūkst. rūšių ir porūšių) buvo reti ir nykstantys. Apskritai, atsižvelgiant į florą ir fauną kartu, Pasaulio laukinės gamtos fondo skaičiavimais, iki 2000 metų „pasaulinė įvairovė“ gamtoje sumažės bent 1/6, o tai atitinka 500 000 rūšių ir porūšių išnykimą. gyvūnai iš planetos gamtos istorijos ir augalai.

Žemės biotos genetinio potencialo išeikvojimas vyksta ir auginamų augalų bei gyvūnų srityje. Tačiau čia priežastis yra ne jų buveinių naikinimas ar nesaikingas žmonių vartojimas, kaip tai daroma laukinės floros ir faunos atveju, o sąmoningas kultivuojamų biologinių rūšių veislių ir veislių įvairovės mažinimas. Ypatingą vietą pasaulinės ekologijos problemose užima miškų, pirmiausia atogrąžų miškų, naikinimas planetoje. Kasmet sunaikinama daugiau nei 11 milijonų hektarų miško. Jei dabartinis miškų naikinimo tempas ir toliau tęsis, per ateinančius 30 metų Indijai prilygstančioje vietovėje bus naikinami miškai. Miškų zona dėl istorinių, socialinių-ekonominių ir pasaulio ekonominių aplinkybių santakos virsta didžiulio aplinkos naikinimo objektu, keliančiu grėsmę ne tik gamtinių pusiausvyrų atitinkamose teritorijose sutrikimu, bet ir bendru miško lygio mažėjimu. visos biosferos organizavimo.

Žalingas atogrąžų miškų naikinimo pasekmes, be kita ko, lemia tai, kad jie yra didžiosios žemės biotos genofondo dalies (apie 40% - 50%), įskaitant 100 000 aukštesniųjų rūšių, lopšys ir sandėlis. augalų iš 250 000 rūšių. Atogrąžų miškų naikinimo mastai milžiniški, o jų nykimo ir degradacijos tempas vis spartėja. Šiuo metu tai yra 2% per metus. Iš 16 000 000 kvadratinių kilometrų Žemės, kurią XX amžiaus pirmoje pusėje apėmė atogrąžų miškai, aštuntojo dešimtmečio pabaigoje liko tik 9,3 milijono kvadratinių kilometrų (sumažėjimas 42%). Iškirsta 2/3 miškų Azijoje, 1/2 Afrikoje, iki 1/3 Lotynų Amerikoje. Kasmet 245 000 kvadratinių kilometrų atogrąžų miškų iškertami, iš esmės pakeičiami ir nualinami.

Tokiu tempu iki 2000 m. atogrąžų miškai galėtų sumažėti 25%, o paskutinis medis galėtų būti iškirstas po 85 metų. Tačiau, sprendžiant iš augančios medienos eksporto iš atogrąžų miškų į Šiaurės Ameriką, Vakarų Europą ir Japoniją, šių miškų užimamų teritorijų plėtrą dirbamai žemei ir ganykloms (įskaitant dideliu mastu tarpvalstybinių monopolijų), taip pat medienos naudojimas energetiniams tikslams (nuo 30% iki 95% viso energijos suvartojimo besivystančiose šalyse), galima žymiai sutrumpinti jų sunaikinimo laiką. Grynai aplinkos ir socialinių bei ekonominių neigiamų proceso pasekmių yra daugybė: didžiuliai drėgmės praradimai, dirvožemio degradacija ir dykumėjimas, vietinių klimato sąlygų pokyčiai, didžiulių, kiekybiškai neįvertinamų gamtos ir ekonominių išteklių naikinimas ir pan.

Atogrąžų miškų kirtimas pakeis Žemės paviršiaus struktūrą, padidins jo atspindėjimą (albedas). Ir tai, kartu su pasaulinės dujų, vandens ir energijos balanso pokyčiais, jau yra kupinas pasekmių, galinčių destabilizuoti planetos klimatą.

Dėl ekonominės invazijos į vandens sistemas hidrosfera (Žemės vandens apvalkalas) patiria rimtų išbandymų. Upės, ežerai ir jūros virsta įvairių atliekų ir teršalų sąvartynais. Kokybinis hidrosferos pokytis (vandens aplinkos cheminė sudėtis ir savybės) dabar tampa pagrindiniu veiksniu, lemiančiu kiekybinį gėlo vandens išeikvojimą Žemėje, taip pat sunaikinant plačią biotos klasę - upes, ežerus ir jūra.

Per pastaruosius du dešimtmečius gėlo vandens išteklių problema Žemėje smarkiai pasikeitė: šalyse, kuriose gausu vandens šaltinių, ėmė ryškėti vandens trūkumo požymiai. Atsižvelgiant į šalis, kuriose dėl gamtinių ir geografinių sąlygų tradiciškai trūksta šių gyvybiškai svarbių išteklių, susidaro įtampa vandens balanse pasauliniu mastu. Šios Žemės kūno „dehidratacijos“ sprogstamasis pobūdis pirmiausia paaiškinamas lavina primenančiu antropogeninės vandens telkinių ir kanalizacijos taršos augimu. Devintojo dešimtmečio pradžioje pasaulyje kasmet išgaunama 4600 kubinių kilometrų vandens arba apie 12% visos upės tėkmės. Negrįžtamas suvartojimas siekė 3400 kubinių kilometrų. Atrodo, kad esant tokiam vartojimo kiekiui nerimauti nėra pagrindo.

Tačiau grįžtantys vandenys į gamtą siunčiami taip užteršti, kad juos neutralizuoti (atskiesti) reikia kelis kartus didesnio švaraus vandens kiekio. Vandens krizės pradžia nėra mirtinai neišvengiama, nes žmonija turi galimybę pakeisti švaistomo ir antiekologiško vandens vartojimo tendenciją. Tam reikės radikaliai peržiūrėti gėlo vandens naudojimo ekonomikoje koncepciją, sukurti iš esmės naują strategiją, pertvarkyti vandens naudojimo techninius, organizacinius ir ekonominius pagrindus. Daugiau nei 70% Žemės paviršiaus užima jūros ir vandenynai, todėl kilo mitas, kad jie gali be galo tarnauti kaip neutralizacijos šaltinis ir visų rūšių žmogaus veiklos atliekų kriaukle. Atšiauri realybė paneigė šią pavojingą iliuziją. Pasaulio vandenynai, nepaisant savo milžiniškumo, yra pažeidžiami kaip ir bet kuri kita natūrali sistema.

Į pasaulio vandenynus patekusi tarša pirmiausia sukrėtė natūralią jūrinės aplinkos pusiausvyrą kontinentinio šelfo pakrantės zonoje, kur sutelkta 99% visų žmogaus išgaunamų jūros biologinių išteklių. Dėl antropogeninės šios zonos taršos jos biologinis produktyvumas sumažėjo 20 proc., o pasaulio žuvininkystei trūko 15-20 mln. tonų laimikio.

JT duomenimis, kasmet į pasaulio vandenynus patenka 50 000 tonų pesticidų, 5 000 tonų gyvsidabrio, 10 000 000 tonų naftos ir daug kitų teršalų. Kasmet iš antropogeninių šaltinių su upių nuotėkiu į jūrų ir vandenynų vandenis patenkančios geležies, mangano, vario, cinko, švino, alavo, arseno ir naftos kiekis viršija šių medžiagų kiekį, patenkantį dėl geologinių procesų. Pasaulio vandenynų dugnas, įskaitant giliavandenes įdubas, vis dažniau naudojamas ypač pavojingoms toksinėms medžiagoms (įskaitant „pasenusias“ cheminės kovos medžiagas), taip pat radioaktyvioms medžiagoms laidoti. Taip nuo 1946 iki 1970 metų JAV prie Atlanto vandenyno krantų užkasė apie 90 000 konteinerių su atliekomis, kurių bendras radioaktyvumas siekė maždaug 100 000 kiurių, o Europos šalys į vandenyną išmetė atliekas, kurių bendras radioaktyvumas siekė 500 000 kiurių. Dėl konteinerių sandarinimo šių laidojimo vietų vietose pastebimi pavojingo vandens ir gamtinės aplinkos užteršimo atvejai.

Prasidėjus kosminiam amžiui, iškilo kito žemiškojo apvalkalo – kosmosferos (artižemės erdvės) – vientisumo išsaugojimo problema. Žmogaus skverbimasis į kosmosą – ne tik herojinis epas, tai ir kryptinga ilgalaikė naujų gamtos išteklių ir gamtinės aplinkos įvaldymo politika. Kosmoso išteklių potencialo komponentai, jau naudojami žmonijos, arba hipotetiniai, yra geografinė padėtis, nesvarumas, vakuumas, kitos fizinės šios aplinkos savybės, stipri saulės spinduliuotė, kosminė spinduliuotė, taip pat teritorija, specifinės gamtos sąlygos ir mineraliniai ištekliai. dangaus kūnų.

Paskelbta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Biologinė planetos įvairovė, biosferos, kaip didžiausios ekosistemos, funkciniai blokai; cianidai, augalai, bakterijos, gyvūnai. Pagrindiniai ciklai ir medžiagų apykaita biosferoje. Pasauliniai sutrikimai dėl žmogaus ekonominės veiklos.

santrauka, pridėta 2010-10-01

Antropogeniniai aplinkos veiksniai kaip veiksniai, susiję su žmogaus įtaka natūraliai aplinkai. Vyraujantys vandens ekosistemų teršalai pagal pramonės sektorius. Antropogeninių sistemų ypatumai ir antropogeninis poveikis biosferai.

santrauka, pridėta 2009-06-03

Trofinė ekosistemų struktūra ir jos komponentai: gamintojai, vartotojai, detritivoriai, skaidytojai. Gyvosios medžiagos skilimas. Lindemanno taisyklė ir jos taikymo ypatybės. Ypač saugomos gamtos teritorijos, bendra informacija apie jų teisinį statusą.

testas, pridėtas 2011-01-16

Ekosistema yra pagrindinis funkcionuojantis ekologijos vienetas. Natūralių ekosistemų pavyzdžiai, pagrindinės sąvokos ir klasifikacija, gyvenimo sąlygos ir rūšių įvairovė. Ekosistemose vykstančio ciklo aprašymas, dinaminių pokyčių specifika.

paskaita, pridėta 2010-12-02

Natūralių ekosistemų klasifikacija. Vandens aplinkos ribojantys veiksniai. Plėšrūno-grobio sistema. Paveldėjimo rūšys. Trofinės grandinės ir tinklai. Ekologinių piramidžių rūšys. Gyvosios medžiagos funkcijos biosferoje. Žmogaus poveikis azoto ir anglies ciklams.

pristatymas, pridėtas 2014-04-26

Biosferos samprata, jos komponentai. Gyvų organizmų pasiskirstymo biosferoje schema. Ekosistemų užteršimas nuotekomis. Vyraujantys vandens ekosistemų teršalai pagal pramonės sektorius. Valstybinio pasekmių aplinkai vertinimo principai.

testas, pridėtas 2013-08-06

Biosferos samprata Vernadskio mokymuose. Maitinimo grandinių ypatybės. Medžiagų ciklas gamtoje. Ekosistemos stabilumas ir būdingi paveldėjimo modeliai. Antropogeninio poveikio biosferai kryptis. Šiuolaikinės idėjos apie gamtos apsaugą.

santrauka, pridėta 2010-01-25

Vidinės dinaminės ekosistemų pusiausvyros dėsnis ir jo pasekmės. Antropogeninio poveikio gamtai rūšys. Atsiliepimai apie žmogaus ir biosferos sąveiką. Ribotų gamtos išteklių dėsnis. „Kietaus“ ir „minkšto“ gamtos tvarkymo taisyklės.

testas, pridėtas 2009-05-05

Biosferos sudėtis ir savybės. Gyvosios medžiagos funkcijos ir savybės biosferoje. Ekosistemų dinamika, sukcesija, jų tipai. Šiltnamio efekto priežastys, Pasaulio vandenyno iškilimas kaip jo pasekmė. Metodai išmetamų teršalų valymui nuo toksiškų priemaišų.

testas, pridėtas 2011-05-18

Aplinkos vadybos dalykas ir uždaviniai. Geocheminiai ir medicininiai-geografiniai gamtinių zonų ypatumai. Santykių tipai biocenozėse. Pagrindiniai gyvųjų ir bioskeleto sistemų organizavimo lygiai. Ekosistemų ypatybės ir tipai. V.I pamokymai. Vernadskis apie biosferą.

Redaktoriaus pasirinkimas

Yarina: naudojimo instrukcijos

Naudojimo paprastumas. Vienfazės tabletės turi pastovias estrogenų ir gestagenų dozes viso ciklo metu, o tai reiškia, kad jos negali...

Kontraceptinės tabletės Yarin - sudėtis, veikimo mechanizmas, šalutinis poveikis, analogai ir kaina

Šiuo metu geriamieji kontraceptikai užima pirmaujančią vietą tarp nepageidaujamo nėštumo prevencijos priemonių. Kai jaunas ir...

Kontraceptinės tabletės Yarin, veiksmingumas, naudojimas, kontraindikacijos, šalutinis poveikis

Šiuo metu geriamieji kontraceptikai užima pirmaujančią vietą tarp nepageidaujamo nėštumo prevencijos priemonių. Kai jaunas ir...

Variantai, kaip vyksta menstruacijos po vedybų

Vienoje tabletėje yra: veikliosios medžiagos mifepristono - 10 mg + papildomų ingredientų (bulvių krakmolo,...

Kontraindikacijos gimdos kaklelio erozijai: ar galima įvesti spiralę, sportuoti ir kitus niuansus?Ar galima įsirengti spiralę, jei yra erozija?

Gimdos kaklelio erozija – tai epitelio, dengiančio gimdos kaklelį, gleivinės pažeidimas toje vietoje, kuri yra makštyje...

Regulon - vaisto, skirto kontracepcijai moterims, įskaitant nėštumo metu, vartojimo instrukcijos, analogai, apžvalgos ir išleidimo formos (kontraceptinės tabletės)

Vaisto nuotrauka Lotyniškas pavadinimas: Regulon ATX kodas: G03AA09 Veiklioji medžiaga: Etinilestradiolis + Dezogestrelis (Etinilestradiolis +...

Kas yra geriau „Midiana“ ar „Yarina“ ir kuo jie skiriasi?

Yarina tabletėse yra 3 mg ir 30 mcg. Papildomos medžiagos: titano dioksidas, kukurūzų krakmolas, talkas, laktozės monohidratas,...

Pigus „Yarina“ analogas: gydytojų ir pacientų atsiliepimai

Geriamos tabletės vis labiau populiarėja tarp šiuolaikinių moterų. Turbūt visi jais naudotųsi, jei ne...

Janine - kontraceptinio vaisto vartojimo instrukcijos, apžvalgos, analogai ir išleidimo formos (tabletės ir dražė)

Janine yra kombinuotas kontraceptinis vaistas, skirtas vartoti per burną. Vaistas slopina ovuliaciją, keičia endometriumo savybes,...

Nauja

Populiarus