Тема биосфера, место и роль в ней человека

Loading...


Дата29.07.2020
өлшемі226.59 Kb.
ТЕМА 6. БИОСФЕРА, МЕСТО И РОЛЬ В НЕЙ ЧЕЛОВЕКА

План:

  • Понятие о биосфере. Учения В.И.Вернадского о биосфере.

  • Состав и границы биосферы.

  • Основные функции биосферы.

  • Возникновение биосферы.

  • Биогеохимический и геологический круговороты биосферы.

  • Биосферно-ноосферная концепция В.И.Вернадского.

  • Понятие о ноосфере. Условия ноосферной организации.

  • Структура ноосферы.

Слово «Биосфера» происходит от греческих слов «биос» -жизнь и «сфера» -шар. Термин «биосфера» был введен в биологию французским натуралистом Ж.Б. Ломарком и в геологию Эдуардом Зюссом, в конце XIX в. Затем это понятие было развито академиком Вернадским В.И. -основоположником современных представлений о биосфере.

Биосфера - это глобальная экосистема, область обитания живых организмов, состав, структура и энергетика, которой определяются и контролируются планетарной совокупностью живых организмов. Современная биосфера представляет собой сложную систему, состоящую из многих компонентов. Она охватывает нижнюю часть атмосферы (15 см), (всю) гидросферу (11км) и верхнюю часть литосферы (4 км).

По В.И.Вернадскому, энергия придающая биосфере ее облик, имеет космическое происхождение, она поступает от солнца в виде лучистой энергии. Живые организмы превращают эту энергию в земную химическую и создают бесконечное разнообразие нашего мира. В пределах биосферы везде встречается либо само живое вещество, либо следы его деятельности: газы атмосферы, природа вода, запасы нефти, угля, известняка, глины, граниты и др.

Разрабатывая учение биосферы Вернадский ввел в науку понятие «живое вещество». Живое вещество совокупность тел всех живых организмов, населяющих нашу планету. Согласно В.И. Вернадскому, биосфера слагается из трех категорий субстанций.

1.Живое вещество противопоставлено неживому, косному веществу: горным породам, минералам никак не связанным с деятельностью живых организмов. Из живого вещества многократно прошли атомы почти всех химических элементов. В конечном итоге живое вещество определило состав атмосферы, гидросферы, почв и в значительной степени осадочных пород нашей планеты.

2. Биогенное вещество - мертвая органика, все формы детрит, торф, уголь, нефть и газ биогенного происхождения, а так же осадочные, фосфориты и др.

3. Биокосное вещество - смеси живого вещества и биогенных веществ с минеральными породами не биогенного происхождения (почва, илы, природная вода и др.)

Если масса живого вещества распределить по всей поверхности планеты, то получится слой всего в 2 см. Эта, «пленка жизни» обладает несравненно большим разнообразием и обновляет свой состав в миллион раз быстрее. Поэтому «динамическая масса» живого вещества превосходит массу других геосфер Земли в объеме биосферы.

Современные теоретические подходы вносят поправку в представление о структуре и функциях биосферы. Дело в том, что значительная часть биогенных и биокосных веществ, заключенных в глубоких недрах (уголь, нефть), фактически выедена из текущего естественного биотического круговорота, хотя некоторое их количество искусственно вводится человеком в пространство биосферы. Поэтому, они не относятся к биосфере как таковой; ей присущи только те вещества и процессы, те элементы и характеристики, которые находятся под контролем современной глобальной биоты, но не компоненты природы, сложившиеся и захороненные в геологическом прошлом.


Функции живого вещества в биосфере


Функции

Краткая характеристика процесса

Энергетическая

Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе. Запасание энергии в химических связях и передача ее по цепям питания и разложения.

Геохимическая

Вовлечение химических элементов Земли в живые организмы и возвращение их путем биогенной миграции снова в среду. Создание осадочных пород, углей, горючих сланцев идр.

Концентрационная

Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности организмов вещества для построения тела и вовлечения их в биологический круговорот веществ.

Газовая

Создание свободного кислорода и переход его в озон, выделение свободного азота при разложении живого вещества, выделение углекислого газа и др.

Деструктивная

Разложение минеральных веществ неживой природы, минерализация биогенного и не биогенного органического вещества.

Средообразующая

Преобразование физико-химических параметров среды. Создание среды, благоприятной для жизни.

Транспортная

Перенос веществ против силы тяжести и горизонтальном направлении путем «растекания».

Историческая

Эволюционное развитие жизни, эволюция организмов, экосистем и биосферы.

Самовоспроизводящая

Живое только от живого.



Возникновение биосферы

Для биосферы наиболее важными являются 3 условия. Во-первых, в ней имеется много воды в жидком состоянии, что автоматически подразумевает наличие достаточно плотной атмосферы и определенный диапазон температур. Во-вторых, на нее падает мощный поток лучистой энергии от Солнца. В-третьих, в ней имеются выраженные поверхности раздела между веществом в различных фазовых состояниях.

Согласно более или менее общепринятой гипотезе Канта - Лапласа Земля, другие планеты и солнце образовались в результате гравитационного сжатия газопылевого облака около 4,6 миллиардов лет назад. Солнечная система -относительно молодое образование во Вселенной, возраст составляет 15-25 миллиардов лет.

Согласно современным взглядам, в центре Земли образовалось внутреннее твердое ядро. Его материал состоит в основном из Fe ; радиус твердого ядра около 1300 км. Вокруг него, на глубине от 3 до 5 тысяч км. Располагается жидкое ядро. Мантия простирается от твердой поверхности Земли до глубины 3000 км и состоит главным образом из силикатов, т.е. кислородных соединений кремния и Fe. Наружная ее часть вместе с земной корой на глубинах до 82 км называется литосферой. Под лито имеется слой толщиной около 300 км с пониженными жесткостью и вязкостью, называемый астеносферой, (рис.1)

Первоначально при образовании Земля была холодной, но при дальнейшем сжатии потенциальная энергия тяготения, переходя в тепло и энергия распада долго живущих радиоактивных изотопов урана, -к и тория вызвали разогрев ее недр.

Новорожденная земля не имела ни атмосферы, ни гидросферы. В первый период ее существования, имел место активный вулканизм с обильным изменением базальтовой лавы. При этих извержениях образовались первичная атмосфера, океан и земная кора. Первичная атмосфера была тонкой и почти не препятствовала потере тепла, поэтому средняя t - pa на Земле не превышала 5° С. Благодаря этому, водяной пар конденсировался, превращаясь в воду и образуя гидросферу. При этом аммиак, (HS) HCI соединения серы СО обильно растворялись в формировавшемся океане. В результате реакций этих веществ с материалом дна образовывались соли, и то мировой океан изначально становился соленым. Рост объема мирового океана за счет вулканизма до сих пор продолжается.

Эпоха «химической эволюции» продолжалась примерно миллиард лет и получила название хатирхие с конца ее начинается история биосферы.
Биогеохимический (малый) и геологический (большой) круговороты биосферы

Вещество биосферы - состоит из углерода, водорода и О2 (более 98 %) с небольшой N, Са, К, Mg, P и серы (S).

Состав литосферы - алюмосиликаты, т.е. соединения типа К AL Si3 О8 или Са AL2 Si4 Oi2, где К Са могут быть заменены другими щелочными металлами.

Гидросфера - царство воды Н2О, в которой содержится примерно 3,5 % растворенных солей, диссоцированных на положительные ионы Na + (77 % всех катионов), (1,7 %), Мд+2 (18 %) и Са2+(3,3 %) и отрицательные ионы С\ (90,3 % всех анионов), SO42- (9,3 %) и HSO3(0,4 %).

Атмосфера - это смесь азота (77 %), кислорода (21 %), водяного пара((1 %), аргона (0,93 %) и углекислого газа (менее 0,05 %) с очень малой примесью других газов.

Вся вода (1,5 млрд. км3) проходит цикл расщепления при фотосинтезе примерно за 2 млн. лет. В этом цикле участвует ничтожная часть всей воды, вовлеченной в геофизический круговорот воды в природе, показанный на рис. 7, при котором вода не подвергается биохимическому расщеплению при фотосинтезе, а только испаряется поверхности и выпадает в виде осадков. Общая масса воды на Земле составляет примерно 1,5 1018 тонн. Молекулы воды, попавшие в верхние слои атмосферы, частично расщепляются солнечным коротковолновым излучением на О2 и Н2 и он рассеивается в космосе. Ювенильные (молодые) воды поступают из вулканов и компенсируют эту диссипацию (рассеяние) водорода из верхней атмосферы.

Только сравнительно небольшая часть воды, усваиваемой растением, подвергается химическому расщеплению, рис. 2. Чтобы произвести 10 кг биомассы растений потребляют 1000 литров воды, из этой воды 991 литр идет на испарение с поверхности листьев, что необходимо растению, для охлаждения из оставшихся 10 литров 7,5 остаются в тканях растения в виде химически свободной воды, и 1,5 воды подвергаются расщеплению в процессе фотосинтеза и вместе с СО2 и выделенными из раствора минеральными веществами формируют собственно органические ткани (сухое вещество).

Круговорот О2 связан с круговоротом воды и других веществ, прежде всего углерода (рис. 3). Весь О2 воздуха проходит через живое вещество за 2000 лет и представляет собой, в конечном счете О2 воды, расщепленной растениями в процессе фотосинтеза. Баланс О2 в атмосфере поддерживается за счет дыхания, окисления горных пород и процессов горения при лесных и степных пожарах и сжигании топлива человеком. Небольшая часть О2 попадает в океан и оседает на дно в составе известняковых отложений вместе с Са Со3. О2 участвует в химических превращениях и формировании потоков всех существенных элементов в биосфере, однако только малая доля потоков самого О2 вовлекается в эти реакции, поэтому они не оказывают существенное влияние на его собственный круговорот. О2 играет важнейшую роль в защите жизни от жестокого ультрафиолетового излучения солнца и формирования химической структуры биосферы.

Круговорот углерода - строятся каркасы всех органических молекул (рис. 4). Диоксид углерода выдыхается животными и растениями. Он хорошо растворятся воде, и часть его образует при этом слабую угольную кислоту, которая диссоцирует на ионы водорода Н\ гидрокарбонат - ион НСО3 и карбонат- ион СО32". Концентрации СО2 в воздухе и водном растворе должны находиться в равновесии, однако часть диоксида углерода фиксируется водным организмами и осаждается на дно в виде известняков (СаСо3). Поэтому существуют сдвиг в сторону поглощения СО2 океаном. Океан способен регулировать атмосферную концентрацию углекислого газа. Потоки, поступающие в атмосферу слегка отличаются от потоков, идущих из атмосферы. Именно этот небольшой разбаланс ведет к накоплению СО2 в атмосфере и росту парикового эффекта.

Азот - обязательный компонент аминокислот и, всего живого вещества. Пути превращения азота в биосфере запутаны. Свободный атмосферный N трудно вступает в реакции, поэтому большинство живых организмов нуждается в получении N в химически связанном состоянии. Химический связанный поглощается корнями растений в растворенном состоянии, прежде всего в виде нитратов и нитритов аммония, щелочных металлов, например, в виде NH4 NO3 KNO3 NO NO3. (селитры). Эти соли образуются в почвах и воде в результате разложения детрита. Детрит служит основным источником фиксированного азота. На суше это происходит за счет того, что легко растворимые соединения азота и материал детрита вымываются из почв и вместе с речным стоком уходят в океан. Так они попадают в круговорот морских эхосистем, оттуда выводятся на дно, в осадочные породы. Эта постоянная убыль компенсируется за счет деятельности микробов, способных фиксировать свободный N (азот) они являются основными поставщиками фиксированного азота на суйме. Молибден и кобальт являются необходимыми компонентами ферментов, с помощью которых азотфиксаторы захватывают атмосферный N2, поэтому они оказываются необходимыми микроэлементами почвы.

Некоторое количество связанного азота всегда присутствует в атмосфере в виде газообразного аммиака NH3 и нитратных солей, образующих аэрозольные частицы. В природе источниками этих примесей являются грозовые разряды и вулканы.

Цивилизация существенно усилила поступление связанного азота в биосферу. При высокотемпературных процессах горения топлива на электростанциях и в транспортных двигателях азот воздуха окислителя, и попадает в атмосферу.

Фосфор - не входит молекул не входит в состав белка, но является важнейшим компонентом молекул одензиндифосфата (АДФ) и одензинтрифосфата (АТФ). Во всех клеточных органах освоение энергии происходит благодаря реакциям, в которых АТФ переходит в АДФ и обратно.

Р - входит в в состав костей, зубов и других твердых тканей животных. Р является непременным компонентом дезоксирибонуклеиновой кислоты. ДНК - носителями наследственной информации. Круговорот фосфора замыкается между отложениями на материках и дне водоемов и живыми организмами. Растворимые соединения Раствора усваиваются растениями и так попадают в пищевые сети биоты.

Убыль фосфора из биосферы пополняется за счет литаферного ф-ра при вулканической деятельности, а его распространение поверхности Земли связано с эрозией матриковых отложений и стоком материковых вод в океан и морскими течениями. Особая роль принадлежит морским птицам, оставляющим груды своего помета на суше. Эти отложения служат источником фосфорных удобрений.

Сера имеет основной резервный фонд в отложениях и почве, но в отличие от фосфора имеет резервный фонд в атмосфере. В обменном фонде главная роль принадлежит микроорганизмам. Одни – из них восстановители, другие –окислители. Атомы серы - служат звеньями, связывающими друг с другом полипептидные цепи аминокислот. Сера обеспечивает упорядоченность пространственной конфигурации белка. S в отличие от фосфора в значительном количестве присутствует в океане в окисленном виде составе сульфат-иона SO4 2" . Серобактерил в океане, почве и болотах восстанавливают ее из окисленного состояния и выделяют в атмосферу газообразной серо водород Н 2 S. H2S быстро окисляется в воздухе и образует SO2 сернистого газа. SO2 хорошо растворяется в облачной воде с образованием Н2 SO4, она в свою очередь быстро окисляется и превращается в серную кислоту поэтому, попав в облако, S быстро переходит снова в сульфатную форму и вместе с снегом или дождем выпадает на землю.

При высыхании облачных капель и брызг, образующихся при обрушении морских волн, в атмосфере остаются сульфатные частицы с размером 0,01 -10 микрометров. Они вымываются осадками или осаждаются на землю.

Таким образом гомеостаз биосферы зависит от стабильности биогеохимического круговорота веществ в природе. Но являясь планетарной экосистемой, она состоит из экосистем всех уровней, поэтому первоочередное значение для ее гомеостаза имеют целостность и устойчивость природных экосистем.



Контрольные вопросы

  1. Что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек Земли?

  2. Как и какие важнейшие функции живого вещества обеспечиваются посредством малого круговорота веществ в природе?

  3. Из каких частей состоит биогеохимический круговорот?

  4. В чем особенности биогеохимических циклов основных биогенных элементов?


Рекомендуемая литература





  1. И.Н. Понамерова. Экология.-М.:Вентана-Графф, 2001.-272с.

  2. Шилов И.А. Экология. – М.: Высшая школа, 2000. – 487с.

  3. Радкевич В.А. Экология. – Минск: Высшая школа, 1997.

  4. Степановских А.С. Экология. М.: Юнити.-2001.


ПОДТЕМА . БИОСФЕРНО – НООСФЕРНАЯ КОНЦЕПЦИЯ

В.И.ВЕРНАДСКОКО

План:

  • Понятие о ноосфере.

  • Условия ноосферной организаций.

  • Структура ноосферы.


Понятие о ноосфере.

Идея о ноосфере–«Сфера разума»–возникает как высшая стадия эволюции биосферы и ассоциируется в первую очередь с именем великого русского учённого В.И. Вернадского. Термин введен в науку французскими учеными в 1927 году –философом Э. ле Руа и палеонтологом П.Т. де Шарденом. Ноосфера – высшая стадия развития биосферы с участием разума человека.



Ноосферология–новая наука, возникающая в наши дни, которая может стать основой мировоззрения, способного определить место и роль человечество во Вселенной.

О космической роли человечество В.И. Вернадский стал размышлять еще в конце 1880-х годов. Изучение закономерностей процессов перемещения химических элементов в геологических оболочках литосфере, гидросфере и атмосфере–привило его к созданию новой науки–геохимии. В.И. Вернадский впервые обосновал идею о том, что человечество стало самостоятельной геологической силой, влияние которой на перемещения элементов в геологических оболочках земли огромно .

Лекций Вернадского были изданы в Париже в 1924 году привлекли внимание двух французских мыслителей математика и философа Эдуарда Ле Руа (1870-1954) и палеонтолога Пьера Тейлрда де Шардена (1881-1955). В 1928 году Э. Ле. Руа в книге «Происхождения человечества и эволюция разума» писал: «Начиная с человека, эволюция осуществляется новыми, чисто психическими средствами: через промышленность, общество, язык, интеллект и т.д и, таким образом биосфера переходит в ноосферу». Здесь в первые был предложен термин «Ноосфера». В термин «ноосфера» разные авторы вкладывают различный смысл

Прежде всего, аналогично биосфере ноосферу определяют как географическую оболочку земного шара , в который основную роль играют превращения вещества, энергии и информации , связанные с деятельностью. H. Sariens. В этом смысле ноосфера появилось одновременно с возникновением вида человек разумный и представляет собой предмет изучения в первую очередь естественных наук.

Другой смысл связан с пониманием ноосферы как идеала такой организаций деятельности человека на планете которая была бы в полном смысле слова разумной обеспечивала оптимальную «Ков эволюцию» биосферы и человечества, опирающеюся на гармоничное существование различных культур.

Особый интерес к ноосфере стал расти в 1980-х годах, после осознания необходимости выхода из глобального экологического кризиса, созданного деятельностью человека.


Условия ноосферной организаций.

В.И. Вернадский выявил ряд положений, характеризующие условие ноосферной организации процессов на Земле :



  • заселения человеками всей планеты;

  • резкое преобразование средств связи и обмена информацией ;

  • усиления связей , в том числе политических , между странами ;

  • расширения границ биосферы и выход в космос ;

  • открытие новых источников энергий ;

  • повышение роли народных масс в решений вопросов внутренней и внешней политики;

  • Свобода научной мысли и научного поиска от давления религиозных, философских, политических суждений;

  • Эффективная система народного образования и жизнеобеспечения ; ликвидация голода и нищеты, сведения к минимуму болезней ;

  • разумное преобразование природы Земли, способной удовлетворить материальные, эстетические и духовные потребности числено возраставшего населения;

  • исключение войн из жизни общества;

Первые 6 условий можно считать выполненными. На Земле не осталось мест ,не доступных для человека . Появилась обще планетная сеть не зависимых коммуникации : интернат , компьютер . Человеку стали доступны современно новые источники энергии. К слову , атомная энергия в её современном состояний серьёзная предупреждения человечеству .

Остальные условия пока что далеки осуществления именно в этих областях будут протекать основные процессы, связанные с формированием ноосферы. В первую очередь появление человека

«действительно разумного», осознавшего своё место и назначения во Вселенной.

Структура ноосферы.

Ноосфера, образно говоря, подобна человеку, её носителю, и творцу имеющие тело, душу и дух, также обладает трех частным строением техносферой, социосферой, идеосферой.



Техносфера–тело ноосферы–интенсивно развивается, начиная со времени английской промышленной революции XVIII в.

Она прошла стадию индустриального общества в XIX–XX вв. и на наших глазах выступает в стадию нового инфармационого общества.

В области техносферы человечество ещё ждут яркие открытия. Уже создан плодцдарм для освоения термоядерной энергии. В отличие в ней используется энергия синтеза, а не распада ядер, экологии несравненно более чистая, чем атомная энергия, и практически не исчерпай мая. Возникает солнечная, водородная энергия, дающая при сгорании водорода в место вредных выбросов чистую воду.

Социосфера–душа ноосферы– складывается из ряда форм, аналогичным биогеоценозом.

Иерархия этих форм начинается от “элементарной ячейки” –семьи, включает такие общественные структуры, как церковь, армия, государство, системы здравоохранения и образования , различные отношения между физическими и юридическими лицами, и наконец, отношения международными и государствами (торговля, спорта, медицины, миграции населения). Особенно важны для становление ноосферы такие формы, в которых человек учится объединять усилия в общих задач: В борьбе с стихийными бедствиями, терроризмом, в совместных космических, культурных и образовательных программах.



В области анализа Социосфера с точки зрения ноосферологий сделано еще очень мало. Но уже очевидно, что главный кризис сегодня это дефицит разума, остро проявляющийся в экологических, экономических и политических проблемах совремённости.

Идеосфера – дух ноосферы– самое главная её часть. Это –совокупность всех форм мысли, созданных человечество на протяжении .

Ноосферное мировое основывается:

Во первых, на науке, которая оперяется на требование ответственности человека за планету:

Во вторых, на религиозных убеждениях, непротеворечащих данным науке в пределах их доказанности, определяющих общие представления человека смысле его существования во Вселенной.

В третьих, на философии, требующей подвергать сомнению всё ради установление истины.
Контрольные вопросы

  1. Чем отличается ноосфера от биосферы?

  2. Охарактеризуйте условие ноосферной организации.

  3. Какими строениями обладает ноосфера?



Рекомендуемая литература





  1. И.Н. Понамерова. Экология.-М.:Вентана-Графф, 2001.-272с.

  2. Шилов И.А. Экология. – М.: Высшая школа, 2000. – 487с.

  3. Радкевич В.А. Экология. – Минск: Высшая школа, 1997.

  4. Степановских А.С. Экология. М.: Юнити.-2001.


Достарыңызбен бөлісу:
Loading...


©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін ызмет
Жалпы ережелер
ызмет стандарты
дістемелік кешені
бекіту туралы
туралы хабарландыру
біліктілік талаптары
кіміні аппараты
Конкурс туралы
жалпы біліктілік
ойылатын жалпы
мемлекеттік кімшілік
жалпы конкурс
Барлы конкурс
білім беретін
ызмет регламенті
республикасы білім
ткізу туралы
конкурс атысушыларына
біліктілік талаптар
атысушыларына арнал
бойынша жиынты
Республикасы кіметіні
идаларын бекіту
облысы кімдігіні
рсетілетін ызметтер
мемлекеттік ызмет
стандарттарын бекіту
Конкурс ткізу
мемлекеттік мекемесі
дебиеті маманды
дістемелік материалдар
дістемелік сыныстар
Мектепке дейінгі
ауданы кіміні
конкурс туралы
жалпы білім
рметті студент
облысы бойынша
мыссыз азаматтар
Мемлекеттік кірістер
мектепке дейінгі
білім беруді
дарламасыны титулды
Конкурс жариялайды
мелетке толма
разрядты спортшы
ызметтер стандарттарын
дістемелік кешен
директоры бдиев
аласы кіміні

Loading...