 |
Лекция 20 биосфера и человек
|
|
|
|
План лекции:
1. Биосфера и ее структура.
2. Эволюция биосферы.
3. Взаимоотношения человека и природы.
4. Медико-биологические аспекты ноосферы. Охрана окружающей среды.
Биосфера и ее структура
Впервые определил биосферу как область жизни (лат. bios – живой, sphaira – область, шар) Жан-Батист Ламарк. В 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс назвал биосферу особой оболочкой Земли, которая образована живыми организмами. В 1920-е годы русский академик В. И. Вернадский разработал учение о биосфере и геологической роли живых организмов в истории нашей планеты. Он писал: «Биосфера есть область активной жизни, целостная, саморегулирующаяся открытая система, общепланетарная оболочка, к выделению которой привело развитие жизни на Земле».
Границы биосферы включают распространение живых организмов в трех оболочках Земли – в воздушной, водной и каменной оболочке.
Воздушная оболочка Земли – это нижние слои атмосферы: 8-10 км в полярных широтах и 16-18 км у экватора. Ее состав – газообразные вещества (кислород, азот, углекислый газ, озон), пары воды, космические частицы и пылевые частицы с поверхности Земли. Ограничивающими факторами для распространения живого являются ультрафиолетовое излучение, низкая температура, недостаток воды и кислорода. Здесь, в основном, встречаются споры и бактерии. На высоту до 7 км могут подниматься птицы (например, орлы), в горах (до 6 км в высоту) можно встретить насекомых и некоторые виды растений.
Водная оболочка Земли называется гидросфера, или Мировой океан (занимает 70,8 % поверхности земного шара). Средняя глубина Мирового океана – 4 км, максимальная – до 11,5 км. Жизнь впервые появилась в океане. Вода – важная составляющая часть всех компонентов биосферы. Она необходима для существования живых организмов. Мировой океан – регулятор тепла: быстро накапливает тепло и медленно его отдает. Он является также преобразователем энергии. Энергия Солнца автотрофными водными организмами превращается в энергию химических соединений. Преобразование энергии происходит при испарении воды с поверхности океана, в процессе приливов и отливов. Ограничивающими факторами для живого в океане являются давление водного столба, содержание кислорода, проникновение света. Наибольшая насыщенность жизнью – глубина до 200 метров. В толще воды обитают организмы планктона, находящиеся во взвешенном состоянии и пассивно переносимые водным течением. Это могут быть одноклеточные водоросли, представители низших ракообразных (дафнии, циклопы), личинки различных видов живых организмов. Организмы, которые ведут придонный образ жизни, входят в группу бентоса (представители многоклеточных водорослей, иглокожих, губок, кишечнополостных, моллюсков, рыб).
|
|
|
Каменная, или твердая, оболочка Земли, называется литосфера. Ее протяженность – до 100 км. Верхний слой представлен осадочными породами и гранитом, нижний – базальтом. Средой обитания многих организмов в литосфере является почвенный слой (примерно до 10 метров). Проникновение живых организмов вглубь литосферы ограничивают высокая температура, отсутствие света и давление. Почва есть та среда, которая связывает в единое целое всю биосферу. Эта среда обитания многих видов бактерий, протистов и животных, практически всех растений. С почвой связаны круговороты всех химических элементов и их соединений в природе.
Вещество биосферы:
· живое вещество (совокупность живых организмов) – 0,25 % всего вещества биосферы;
· биогенное вещество, созданное и переработанное в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, нефть, каменный уголь и др.);
|
|
|
· косное вещество, образующееся без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности);
· биокосное вещество, образующееся в результате деятельности организмов и абиогенных процессов (почва);
· рассеянные атомы и молекулы, образующиеся из земного вещества под влиянием космических лучей;
· вещества в радиоактивном распаде;
· вещества космического происхождения в виде молекул и атомов.
По определению В. И. Вернадского «живое вещество» – это все живые организмы биосферы. Главными их функциями являются связывание и запасание солнечной энергии и обеспечение геохимических процессов в биосфере. В состав живого вещества входят: примерно 500 000 видов растений, 5 000 видов прокариот, 30 000 – 60 000 видов протистов, около 100 000 видов грибов и 2 млн. видов животных. Живые организмы в процессе фотосинтеза на планете за год синтезируют 46 млрд. тонн органических углеродосодержащих веществ и 123 х 109 т кислорода.
Биологические структуры биосферы
Организмы (особи) определенных видов объединяются в популяции. Популяции входят в состав биогеоценозов. Биогеоценозы – структурные единицы биосферы. Основа сходства функционирования биогеоценозов – трофические связи.
В биогеоценозах постоянно функционирует система «атмосфера – почва – растения – животные – микроорганизмы – атмосфера». Благодаря этой системе идет круговорот химических элементов. В. В. Докучаев назвал его биогеохимическим круговоротом. Взаимосвязи биологических систем в биосфере помогают понять механизм экологического гомеостаза: нарушения в какой-то одной системе приводят к нарушению равновесия в других, взаимозависимых системах.
Эволюция биосферы
Первые этапы эволюции биосферы проходили под влиянием естественных геоклиматических изменений и изменений видового состава и численности живых организмов. Позже, с появлением человеческого общества, присоединился антропогенный фактор.
Выделяют 6 этапов эволюции биосферы
I-й этап. Возникновение и развитие жизни в воде – первые организмы назывались гидробионты. Начинается формирование биосферы.
II-й этап. У гидробионтов появляются паразиты и симбионты. Формируется новая среда жизни – организм хозяина. Появляются фотосинтез, окислительная атмосфера, аэробные организмы.
|
|
|
III-й этап. Организмы выходят из воды на сушу и осваивают наземно-воздушную среду жизни и почву. Происходит формирование почвы.
IV-й этап. Развиваются все среды жизни – вода, почва, воздух, организм. Появляется человек. Он становится биосоциальным существом. Биогенез (эволюция под воздействием биологических факторов) переходит в социогенез.
V-й этап. Законы природы переплетаются с социально-экономическими законами развития общества – проходит социальный этап эволюции. Формируется новая оболочка Земли – ноосфера.
VI-й этап. С появлением ноосферы социогенез сменяется ноогенезом.
Человек становится мощной геологической силой в биосфере.
Термин «ноосфера» в 1927 году предложили французские ученые – философы Э. Леруа и П. Тейяр де Шарден. Они определили ноосферу как «сферу разума». В 1944 году в работе «Несколько слов о ноосфере» В. И.Вернадский дал более широкое определение: «Ноосфера – это стадия развития биосферы, связанная с появлением человечества. Она включает человеческое общество с его техникой, наукой, культурой, языком и разными видами разумной деятельности».
|
|
|
