Живое
вещество –
совокупность
живых организмов, населяющих нашу
планету.
Это главная сила, преобразующая
поверхность планеты, основа формирования
и существования самой биосферы. Во все
геологические эпохи живое вещество,
преобразуя и аккумулируя солнечную
энергию, влияло на химический состав
земной коры, было мощной геохимической
силой, формирующей лик Земли.(В.И.
Вернадский)
Живое
вещество имеет количественные
характеристики, его можно изучать,
используя математические законы.
Количество живого вещества в биосфере
(биомасса) – величина постоянная или
мало изменяющаяся с течением времени.
Во все геологические эпохи на Земле
количество живого вещества было
практически одинаковым. Ученый
подчеркивал, что современное живое
вещество генетически родственно живому
веществу прошлых геологических эпох.
На суше выделяют
2 уровня жизни:
В воде выделяют 3
уровня:
Биомасса:
В
настоящее время на Земле существует
более двух миллионов видов организмов.
Из них на долю растений приходится около
500 тыс. видов, а на долю животных более
1,5 млн. видов. Самая многочисленная по
числу видов группа – это насекомые
(около 1 млн.) видов. Организмы, составляющие
биомассу, обладают способностью
воспроизводства – размножения и
распространения по планете.
Главная
функция биосферы заключается в обеспечении
круговорота химических элементов,
который выражается в циркуляции веществ
между атмосферой, почвой, гидросферой
и живыми организмами.
Живое
вещество играет важную роль в
биогеохимичесих процессах благодаря
совершающемуся в живых организмах
обмену веществ. Так как субстраты и
энергию, используемые в обмене веществ,
организмы черпают из окружающей среды,
они преобразуют ее еже тем, что в процессе
своего существования используют ее
компоненты.
Живое
вещество является наиболее активным
компонентом биосферы. Оно производит
гигантскую геохимическую работу,
способствую преобразования других
оболочек Земли в геологическом масштабе
земли.
Человек
–
мощнейшая
геологическая сила на Земле,
часть биомассы биосферы – долгое время
находился в непосредственной зависимости
от окружающей природы. С развитием
мозга человек сам стал мощным фактором
в дальнейшей эволюции на Земле. Овладение
человеком разными формами энергии –
механической, энергетической и атомной
– способствовало значительному изменению
земной коры и биогенной миграции атомов.
Но деятельность людей часто приводит
к нарушению природных закономерностей.
Нарушение и изменение биосферы вызывают
беспокойство.
Период
ноогенеза – решающий фактор эволюции
– деятельность человека.
Ноосфера –
(греч. nous – разум и sphaira – шар) – это
высшая стадия развития биосферы, сфера
взаимодействия общества и природы, в
границах которой разумная человеческая
деятельность становится определяющим
фактором развития (эта сфера обозначается
также терминами “антропосфера”,
“социосфера”, “биотехносфера”).
Появившись
на Земле, человек стал огромной
геологической силой, воздействующей
на окружающий его мир (
П.Тейяр
де Шарден и Э.Леруа).
Наука о ноосфере – ноогенетика
В.И.Вернадский,
говоря о ноосфере, подчеркивал
необходимость разумной организации
взаимодействия общества и природы,
отвечающей интересам человека, всего
человечества и окружающего его мира.
Ученый писал: “Человечество, взятое
в целом, становится мощной геологической
силой. И перед ним, перед его мыслью и
трудом, поставлен вопрос о перестройке
биосферы в интересах свободно мыслящего
человечества как единого целого. Это
новое состояние биосферы, к которому
мы, не замечая этого, приближаемся, и
есть ноосфера”
Ж. Бюффон века и
Ж. Б. Ламарк в первой половине XIX века
указывали на нежелательные последствия
действия человека на биосферу.
Антропогенные воздействия на среду
обитания могут быть положительные и
отрицательные. В настоящее время
преобладают отрицательные воздействия,
И человечество
стоит перед угрозой
экологического
кризиса – такого состояния среды обитания,
которое угрожает здоровью и нормальной
жизни человека.
По данным ВОЗ до
80% болезней человека связаны с его
образом жизни и состоянием окружающей
среды. Более 1 млрд. человек дышат
загрязнены воздухом. Болезни дыхательной
системы уносят 3.5 млн. жителей планеты
в год.
В городах основную
долю загрязнений
воздуха (60-80%)
составляют выбросы окиси углерода и
азота. Углекислый газ резко уменьшает
поглощение кровью кислорода и приводит
к развитию бронхитов и астмы. Окисный
азот разрушает ткань легких и вызывает
раковые заболевания. 23% всех болезней
и 25% случаев рака вызваны влиянием
окружающей среды.
Живое
вещество резко обособлено от окружающей
косной среды в форме миллиардов
организмов, размеры которых колеблются
от сотен метров до 10-6
см. Они представляют собой автаркические*
центры энергетических и физико-химических
процессов и непрерывно связаны с
окружающей средой биогенной миграцией
атомов этой среды в них и из них. Законы
физики и химии в живом веществе те же
самые, которые мы наблюдаем во всей
остальной природе, но они не охватывают
целиком всех явлений жизни.
Для
живого вещества на планете Земля речь
идёт не о новой геометрии, а об особом
природном явлении, свойственном пока
только живому веществу, о явлении
пространства – времени, геометрически
не совпадающем с пространством, в котором
время проявляется не в виде четвёртой
координаты, а в виде смены поколений.
Таким образом, организм сам создаёт
своё вещество и резко отграничен от
евклидово-ньютоновского или эйнштейновского
понимания его окружения60.
Живое
вещество в биосфере играет активную
роль и ни с чем, ни с какой геологической
силой не может даже быть сравниваемо
по своей мощности и непрерывности во
времени. В сущности, оно определяет все
основные химические закономерности в
биосфере. Структура биосферы,
функционирующая в течение не менее двух
миллиардов лет, очень закономерна и
резко отличается от механических
структур наших приборов и аппаратов. В
биосфере в жизненном процессе проявляется
то же самое явление, которое в косной
среде наблюдается только в условиях
высокой температуры и давления61.
Биосфера
представляет собой многокомпонентную
иерархическую систему. Различные
компоненты системы связаны между собой
разными категориями связи. Наиболее
стабильные связи сохраняются. Имеется
постоянный источник энергии – это
излучение Солнца. Прогрессирующая
буферность биосферы, обусловленная её
многокомпонентностью, обеспечивает
стабильность вновь возникающих систем.
Ведь в итоге отбора сохраняются лишь
достаточно стабильные системы.
Наследственная изменчивость, изменение
условий жизни в итоге жизнедеятельности,
а также в результате абиогенных причин
открывают неограниченные возможности
прогрессивной эволюции. Лишь в ветви,
ведущей к человеку, тенденция развиваться
вне конкуренции и без контролирующей
роли естественного отбора нашла своё
достаточно полное выражение.
Закономерности
эволюции биосферы обусловлены тремя
факторами: своеобразием отношения
биосферы к среде, взаимодействием живого
и неживого в пределах биосферы,
особенностями взаимных отношений между
организмами. Живое вещество перерабатывает
на нашей планете три различных формы
энергии:
Жизнь
возникла на основе круговорота
органического вещества, обусловленного
взаимодействием процессов его синтеза
и деструкции. В ходе очередной
дифференциации из круговорота
органического вещества выделился
биотический круговорот, в котором
основную роль стали играть организмы.
Так возникла биосфера.
Сначала
биосфера функционировала путём
взаимодействия одноклеточных синтетиков*
и деструкторов* между собой и с
абиотическими* факторами. Затем в итоге
новой дифференциации появились
многоклеточные организмы.
Все
эволюционные теории, включая дарвиновскую,
базируются на представлении о развитии
от простого к сложному. Это представление
сталкивается с противоречиями, которых
накапливается все больше. В частности,
оно противоречит известному в кибернетике
правилу Эшби: управляемая система
никогда не может быть более сложной,
чем управляющая, она всегда более
простая. Это правило иногда высказывают
так: горшок никогда не может быть сложнее
гончара.
Открытие
и изучение генетического кода
свидетельствует, что индивидуальное
развитие любого живого существа
(онтогенез) и развитие систематической
группы существ (филогенез) более похожи
на редактирование и распечатку готового
текста или введение в ЭВМ программы,
зашифрованной в дискете. При этом
наблюдается такой парадокс: организмы
воссоздают себя, то есть воссоздают
новые организмы без уменьшения сложности
своего строения. Более того, палеонтологам
известны такие продолжительные периоды
эволюции, на протяжении которых сложность
организмов увеличивалась.
Впервые
теснейшую связь процессов в биосфере
с космическими, солнечными процессами
открыл выдающийся русский ученый А. Л.
Чижевский. Он доказал, что биосфера
находится под влиянием излучения,
поступающего от Солнца и отдаленных
галактик. Урожайность сельскохозяйственных
растений, периоды массового размножения
многих животных, таких, как саранча,
лемминги и т. п., эпидемии, пики
сердечно-сосудистых заболеваний людей
и много других процессов в биосфере,
связаны с процессами на Солнце (солнечными
вспышками, пятнами и т. п.). «Мы — дети
Солнца»,—так образно высказался А. Л.
Чижевский.
Электромагнитные
поля играют универсальную роль носителей
информации в биосфере. Это обусловлено
следующими их преимуществами:
Раньше
биологи учитывали лишь электромагнитные
излучения Солнца в высокоэнергетическом
участке его спектра — инфракрасные,
видимые и ультрафиолетовые части
диапазона — как источник энергии для
всего живого. Лишь в последние десятилетия
стала проявляться важная роль, которая
отведена природой электромагнитным
полям земного и космического происхождения
в диапазонах радиочастот, низких и
инфранизких частот. Оказалось, что
именно эти слабые энергетическое сигналы
несут информацию, которая воспринимается,
накапливается и используется организмами.
Это вопросы еще очень мало изучены. Тем
не менее, на основании тех сведений,
которые имеют сегодня гелио – и
космобиологи, можно утверждать, что
функционирование биосферы в целом
связано с информационными сигналами
космического происхождения. Как считает
американский биолог К. Гробстайн,
«невозможно рассматривать жизнь как
сугубо земное явление — оно стало
неотъемлемой от Вселенной и ее эволюции».
Установлено,
что чувствительность организмов к
электромагнитным сигналам увеличивается
с усложнением строения организмов. Так,
позвоночные животные намного чувствительнее
к электромагнитным полям, чем беспозвоночные
и тем более — простейшие. С усложнением
биосистем возрастает их способность
накапливать слабые сигналы и воспринимать
ту информацию, которую они несут.
Со
времен Ч. Дарвина традиционно считается,
что генетическую информацию контролирует
окружающая среда путем естественного
отбора наиболее приспособленных
индивидов. Нам следует помнить, что
лучше всего приспособлены к разнообразным
земным условиям простейшие существа —
бактерии, вирусы, сине-зеленые водоросли.
Они существуют на Земле без заметных
перемен своей организации на протяжении
миллиардов лет. Простейшие властвовали
на нашей планете в архейскую эру и с
того времени так изменили окружающую
среду и биосферу, что с появлением новых,
сложно организованных организмов
вынуждены были отойти на задний план.
Сегодня
прокариоты (простейшие организмы без
клеточного ядра) процветают там, где
никто существовать не может — в
концентрированных рассолах некоторых
озер, высокотемпературных гидротермальных
источниках, даже в ядерных реакторах.
Эти организмы действительно хорошо
приспособлены к условиям среды. Они
придерживаются стратегии максимальной
стойкости, консерватизма, сохранения
достигнутого уровня совершенства.
7.5—7.6. Биосфера – глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле. Эволюция биосферы
Существуют два определения биосферы.
Первое определение. Биосфера – это населенная часть геологической оболочки Земли.
Второе определение. Биосфера – это часть геологической оболочки Земли, свойства которой определяется активностью живых организмов.
Второе определение охватывает более широкое пространство: ведь образовавшийся в результате фотосинтеза атмосферный кислород распределен по всей атмосфере и присутствует там, где нет живых организмов. Биосфера в первом смысле состоит из литосферы, гидросферы и нижних слоев атмосферы – тропосферы. Пределы биосферы ограничены озоновым экраном, находящимся на высоте 20 км, и нижней границей, находящейся на глубине около 4 км.
Биосфера во втором смысле включает всю атмосферу. Учение о биосфере и ее функциях разработал академик В.И. Вернадский. Биосфера – это область распространения жизни на Земле, включающая живое вещество (вещество, входящее в состав живых организмов), биокосное вещество, т.е. вещество, не входящее в состав живых организмов, но формирующееся за счет их активности (почва, природные воды, воздух), косное вещество, формирующееся без участия живых организмов.
Живое вещество, составляющее мене 0,001% массы биосферы, является наиболее активной частью биосферы. В биосфере происходит постоянная миграция веществ, как биогенного, так и абиогенного происхождения, в котором живые организмы играют основную роль. Круговорот веществ определяет устойчивость биосферы.
Основным источником энергии для поддержания жизни в биосфере является Солнце. Его энергия преобразуется в энергию органических соединений в результате фотосинтетических процессов, происходящих в фототрофных организмах. Энергия накапливается в химических связях органических соединений, служащих пищей растительноядным и плотоядным животным. Органические вещества пищи разлагаются в процессе обмена веществ и выводятся из организма. Выделенные или отмершие остатки разлагаются бактериям, грибами и некоторыми другими организмами. Образовавшиеся химические соединения и элементы вовлекаются в круговорот веществ. Биосфера нуждается в постоянном притоке внешней энергии, т.к. вся химическая энергия превращается в тепловую.
Функции биосферы. Газовая – выделение и поглощение кислорода и углекислого газа, восстановление азота. Концентрационная – накопление организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде. Окислительно-восстановительная – окисление и восстановление веществ в ходе фотосинтеза и энергетического обмена. Биохимическая – реализуется в процессе обмена веществ. Энергетическая – связана с использованием и преобразованием энергии.
В результате биологическая и геологическая эволюции происходят одновременно и тесно взаимосвязаны. Геохимическая эволюция происходит под влиянием биологической эволюции.
Масса всего живого вещества биосферы составляет ее биомассу, равную примерно 2,4 ? 1012 т.
Организмы, населяющие сушу, составляют 99,87% от общей биомассы, биомасса океана – 0, 13%. Количество биомассы увеличивается от полюсов к экватору. Биомасса (Б) характеризуется:
– своей продуктивностью – приростом вещества, приходящегося на единицу площади (П);
– скоростью воспроизведения – отношением продукции к биомассе за единицу времени (П/Б).
Самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса.
Часть биосферы, находящуюся под влиянием активной деятельности человека, называется ноосферой – сферой человеческого разума. Термин обозначает разумное влияние человека на биосферу в современную эпоху научно-технического прогресса. Однако, чаще всего, это влияние губительно для биосферы, что в свою очередь губительно для человечества.
А1. Главная особенность биосферы:
1) наличие в ней живых организмов
2) наличие в ней неживых компонентов, переработанных живыми организмами
3) круговорот веществ, управляемый живыми организмами
4) связывание солнечной энергии живыми организмами
А2. Залежи нефти, каменного угля, торфа образовались в процессе круговорота:
А3. Найдите неверное утверждение. Невосполнимые природные ресурсы, образовавшиеся в процессе круговорота углерода в биосфере:
2) горючий газ
3) каменный уголь
4) торф и древесина
А4. Бактерии, расщепляющие мочевину до ионов аммония и углекислого газа, принимают участие в круговороте
1) кислорода и водорода
2) азота и углерода
3) фосфора и серы
4) кислорода и углерода
А5. В основе круговорота веществ лежат такие процессы, как
1) расселение видов 3) фотосинтез и дыхание
2) мутации 4) естественный отбор
А6. Клубеньковые бактерии включают в круговорот
1) фосфор 3) углерод
2) азот 4) кислород
А7. Солнечная энергия улавливается
2) консументами первого порядка
3) консументами второго порядка
А8. Усилению парникового эффекта, по мнению ученых, в наибольшей степени способствует:
1) углекислый газ 3) двуокись азота
2) пропан 4) озон
А9. Озон, который образует озоновый экран, формируется в:
3) в земной коре
4) в мантии Земли
А10. Наибольшее количество видов находится в экосистемах:
1) вечнозеленых лесов умеренного пояса
2) влажных тропических лесов
3) листопадных лесов умеренного пояса
А11. Наиболее опасной причиной обеднения биологического разнообразия – важнейшего фактора устойчивости биосферы – является
1) прямое истребление
2) химическое загрязнение среды
3) физическое загрязнение среды
4) разрушение мест обитания
С1. Какую роль играют животные в поддержании качества воды в водоемах?
С2. Назовите возможные способы получения энергии бактериями и кратко раскройте их биологический смысл.
С3. Почему разнообразие видов служит признаком устойчивости экосистемы
С4. Нужно ли регулировать рождаемость населения?
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Самое распространенное вещество на Земле
Принято считать, что самое распространенное вещество на Земле — вода. Однако это не так. Как ни удивительно, но лидерство принадлежит обыкновенному песку, а вода занимает почетное второе
Самое распространенное вещество на Земле
5.5. Анализаторы. Органы чувств, их роль в организме. Строение и функции. Высшая нервная деятельность. Сон, его значение. Сознание, память, эмоции, речь, мышление. Особенности психики человека
5.5.1 Органы чувств (анализаторы). Строение и функции органов зрения и слуха
Основные
Макроэволюция. Направления и пути эволюции (А. Северцов, И. Шмальгаузен). Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. Причины биологического прогресса и регресса. Гипотезы возникновения жизни на Земле. Эволюция органического мира. Основные ароморфозы в эволюции
6.4. Макроэволюция. Направления и пути эволюции (А.Н. Северцов, И.И. Шмальгаузен). Биологический прогресс и регресс, ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация. Причины биологического прогресса и регресса. Гипотезы возникновения жизни на Земле. Эволюция органического мира.
Теория катастроф Вернадского
Теория катастроф Вернадского
Выдающийся русский ученый А.И. Опарин разработал и в 1924 году опубликовал свою теорию возникновения жизни на планете. Когда-то атмосфера была сильно насыщена водяными парами и содержала первичные органические соединения: кислородные
Особенности стратегического менеджмента в России. Эволюция стратегического мышления
10.1. Особенности стратегического менеджмента в России. Эволюция стратегического мышления
Тематика данного раздела может оказаться наиболее сложной для восприятия и практического использования, хотя авторы приложили все усилия, чтобы учесть в разделе и теоретические, и
Использование биомассы
5.1.7. Использование биомассы
За последние 30 лет в Европе в целом и в Скандинавских странах особенно потребность в эффективном использовании низкосортных видов топлива, таких как биомасса, стала расти во многом благодаря развитию технологии сжигания биомассы в котлах с
Биосфера как глобальная экосистема
4. Биосфера как глобальная экосистема
Понятие «биосфера» в научную литературу введено в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые
Центральной
темой учения о ноосфере является единство
биосферы и человечества. Вернадский в
своих работах раскрывает корни этого
единства, значение организованности
биосферы в развитии человечества. Это
позволяет понять место и роль исторического
развития человечества в эволюции
биосферы, закономерности ее перехода
в ноосферу.
Одной
из ключевых идей, лежащих в основе теории
Вернадского о ноосфере, является то,
что человек не является самодостаточным
живым существом, живущим отдельно по
своим законам, он сосуществует внутри
природы и является частью ее. Это единство
обусловлено прежде всего функциональной
неразрывностью окружающей среды и
человека, которую пытался показать
Вернадский как биогеохимик. Человечество
само по себе есть природное явление и
естественно, что влияние биосферы
сказывается не только на среде жизни
но и на образе мысли.
Вернадский
видел неизбежность ноосферы,
подготавливаемой как эволюцией биосферы,
так и историческим развитием человечества.
С точки зрения ноосферного подхода
по-иному видятся и современные болевые
точки развития мировой цивилизации.
Варварское отношение к биосфере, угроза
мировой экологической катастрофы,
производство средств массового
уничтожения — все это должно иметь
преходящее значение. Вопрос о коренном
повороте к истокам жизни, к организованности
биосферы в современных условиях должен
звучать как набат, призыв к тому, чтобы
мыслить и действовать, в биосферном –
планетном аспекте. Проследим, насколько
выполняются эти условия в современном
мире и остановимся более подробно на
некоторых из них.
1. Заселение
человеком всей планеты.
Это условие
выполнено. На Земле не осталось мест,
где не ступала бы нога человека. Он
обосновался даже в Антарктиде.
2. Резкое преобразование
средств связи и обмена между странами.
Это
условие также можно считать выполненным.
С помощью радио и телевидения мы
моментально узнаём о событиях в любой
точке земного шара. Средства коммуникации
постоянно совершенствуются, ускоряются,
появляются такие возможности, о которых
недавно трудно было мечтать. И здесь
нельзя не вспомнить пророческих слов
Вернадского: “Этот процесс 1полного
заселения биосферы человеком обусловлен
ходом истории научной мысли, неразрывно
связан со скоростью сношений, с успехами
техники передвижения, с возможностью
от одного компьютера
к другому при помощи модема, подключенного
к телефонной линии, документы на бумаге
передавались с помощью факсимильных
аппаратов. Только в последние годы
развитие глобальной телекоммуникационной
компьютерной сети Internet дало начало
настоящей революции
в человеческой цивилизации, которая
входит сейчас в эру информации.
В 1968 году Министерство
Обороны США озаботилось связью множества
своих компьютеров в специальную сеть,
которая должна была способствовать
научным исследованиям в военно-промышленной
сфере. Изначально к этой сети было
предъявлено требование устойчивости
к частичным повреждениям: любая часть
сети может исчезнуть в
любой момент. И в
этих условиях всегда должно было быть
возможным установить связь между
компьютером-источником и компьютером-
приёмником информации (станцией
назначения) .
Разработка проекта
такой сети и его осуществление было
поручено ARPA – Advanced Research Projects Agency –
Управлению передовых исследований
Министерства Обороны. Через пять лет
напряжённой работы такая сеть была
создана и получила название ARPAnet.
В течение первых
десяти лет развитие компьютерных сетей
шло незаметно – их услугами пользовались
только специалисты по вычислительной
и военной технике. Но с развитием
локальных сетей, объединяющих компьютеры
в пределах одной какой-либо
организации,
появилась потребность связать воедино
локальные сети различных организаций.
Время от времени предпринимались попытки
использовать для этого уже готовую сеть
ARPAnet, но бюрократы Министерства Обороны
были против. Жизнь требовала быстрых
решений, поэтому за основу будущей сети
сетей Internet была взята структура уже
существующей сети ARPAnet. В 1973 году было
организовано первое международное
подключение – к сети подключились Англия
и Норвегия. Однако причиной начала
взрывного роста сети Internet в конце 80-х
годов стали усилия NSF (National Science Foundation –
Национальный научный фонд США) и других
академических организаций и научных
фондов всего мира по подключению научных
учреждений к сети.
Рост и развитие
сети Internet, совершенствование вычислительной
и коммуникационной техники идёт сейчас
подобно тому, как идёт размножение и
эволюция живых организмов. На это в своё
время обратил внимание В. И. Вернадский:
“Со скоростью, сравнимой скоростью
Сейчас сеть Internet
– это мировое сообщество около 30 тысяч
компьютерных сетей, взаимодействующих
между собой. Население Internet уже составляет
почти 30 миллионов пользователей и около
10 миллионов компьютеров, причём количество
узлов каждые полтора
3. Усиление связей,
в том числе политических, между всеми
странами Земли.
Это условие можно
считать если не выполненным, то
выполняющимся. Возникшая после второй
мировой войны Организация Объединённых
наций (ООН) оказалась гораздо более
устойчивой и действенной, чем Лига
наций, существовавшая в Женеве с 1919 г.
по 1946
4. Начало преобладания
геологической роли человека над другими
геологическими процессами, протекающими
в биосфере.
Это условие также
можно считать выполненным, хотя именно
преобладание геологической роли человека
в ряде случаев привело к тяжёлым
экологическим последствиям. Объём
горных пород, извлекаемых из глубин
Земли всеми шахтами и карьерами мира,
сейчас почти в два раза превышает средний
объём лав и пеплов, выносимых ежегодно
всеми вулканами Земли.
5. Расширение границ
биосферы и выход в космос.
В работах последнего
десятилетия В. И. Вернадский не считал
границы биосферы постоянными. Он
подчёркивал расширение их в прошлом
как итог выхода живого вещества на сушу,
появления высокоствольной растительности,
летающих насекомых, а позднее летающих
ящеров и птиц. В
процессе перехода в ноосферу границы
биосферы должны расширяться, а человек
должен выйти в космос. Эти предсказания
сбылись.
6. Открытие новых
источников энергии.
7. Равенство людей
всех рас и религий.
Это условие если
не достигнуто, то, во всяком случае,
достигается. Решительным шагом для
установления равенства людей различных
рас и вероисповеданий было разрушение
в конце прошлого века колониальных
империй.
8. Увеличение роли
народных масс в решении вопросов внешней
и внутренней политики.
Это условие
соблюдается во всех странах с парламентской
формой правления.
9. Свобода научной
мысли и научного искания от давления
религиозных, философских и политических
построений и создание в государственном
строе условий, благоприятных для
свободной научной мысли.
Трудно говорить
о выполнении этого условия в стране,
где ещё совсем недавно наука находилась
под колоссальным гнётом определённых
философских и политических построений.
Сейчас наука от таких давлений свободна,
однако из-за тяжёлого экономического
положения в российской науке многие
учёные вынуждены зарабатывать себе на
жизнь ненаучным трудом, другие уезжают
за границу. Для поддержания российской
науки созданы международные фонды. В
развитых и даже развивающихся странах,
что мы видим на примере Индии,
государственный и общественный строй
создают режим максимального
благоприятствования для свободной
научной мысли.
10. Продуманная
система народного образования и подъём
благосостояния трудящихся. Создание
реальной возможности не допустить
недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно
ослабить болезни.
О выполнении этого
условия трудно судить объективно,
находясь в большой стране, стоящей на
пороге голода и нищеты, как об этом пишут
все газеты. Однако В. И. Вернадский
предупреждал, что процесс перехода
биосферы в ноосферу не может происходить
постепенно и однонаправлено, что на
этом пути временные отступления
неизбежны. И обстановку, сложившуюся
сейчас в нашей стране, можно рассматривать
как явление временное и преходящее.
11. Разумное
преобразование первичной природы Земли
с целью 2сделать её способной удовлетворить
все материальные, эстетические 2и
духовные потребности численно
возрастающего населения.
Это
условие, особенно в нашей стране, не
может считаться выполненным, однако
первые шаги в направлении разумного
преобразования природы во второй
половине XX века несомненно начали
осуществляться. В современный период
происходит интеграция наук на базе
экологических идей. Вся система научного
знания даёт фундамент для экологических
задач. Об этом также говорил Вернадский,
стремясь создать единую науку о биосфере.
Экологизация западного сознания
происходила, начиная с 70-х годов, создавая
условия для возникновения экофильной
цивилизации. Сейчас экстремистская
форма зелёного движения оказалась там
уже не нужной, поскольку заработали
государственные механизмы регулирования
экологических проблем. В СССР до 80-х
годов считалось, что социалистическое
хозяйствование
препятствует угрозе экологического
кризиса. В период перестройки этот миф
развеялся, активизировалось движение
зелёных.
Однако в современный
период политическое руководство
переориентировалось в основном на
решение экономических проблем, проблемы
экологии отошли на задний план.
В мировом масштабе
для разрешения экологической проблемы
в условиях роста населения планеты
требуется способность решения глобальных
проблем, что в условиях суверенитета
различных государств кажется сомнительным.
12. Исключение войн
из жизни общества.
Это условие В. И.
Вернадский считал чрезвычайно важным
для создания и существования ноосферы.
Но оно не выполнено и пока неясно, может
ли быть выполнено. Мировое сообщество
стремится не допустить мировой войны,
хотя локальные войны ещё уносят многие
жизни.
Таким образом, мы
видим, что налицо все те конкретные
признаки, все или почти все условия,
которые указывал В. И. Вернадский для
того, чтобы отличить ноосферу от
существовавших ранее состояний биосферы.
Процесс её образования постепенный, и,
вероятно, никогда нельзя будет точно
указать год или даже десятилетие, с
которого переход биосферы в ноосферу
можно будет считать завершённым. Конечно,
мнения по этому вопросу могут быть
разные.
В данном реферате
рассмотрены представления В. И. Вернадского
о биосфере. Реферат состоит из трёх
частей. В первой части рассмотрены такие
термины, как живое и косное вещество,
живое, косное и биокосное тела природы
понятия, играющие ведущую роль во всём
мировоззрении Вернадского. Во второй
части описана теория биосферы и связанные
с ней гипотезы В. И. Вернадского о
возникновении жизни на Земле. В третьей
части рассмотрены условия, которые В.
И. Вернадский перечислял в своих работах,
необходимые для перехода
биосферы в новое
состояние – в ноосферу. Проанализировано
выполнение этих условий на сегодняшний
день. Упомянута компьютерная сеть
Internet как среда для мгновенного
распространения информации, в частности,
научной мысли. Указаны негативные
проявления современной цивилизации. В
целом, предложенный В. И. Вернадским
научный подход к изучению всех природных
явлений в рамках биосферы – области
нахождения живых организмов – вероятно,
правильный. Однако, вопрос о совершающемся
(или совершённом) переходе биосферы в
новое состояние ноосферу – является
вопросом философским, и поэтому на него
нельзя дать строгий, однозначный ответ.
3.4 Круговорот вещества в биосфере
Земля отличается
от других планет тем, что её биосфера
содержит вещество, чувствительное к
потоку солнечного излучения – хлорофилл.
Именно хлорофилл обеспечивает
преобразование электромагнитной энергии
солнечного излучения в химическую
энергию, с помощью которой идет процесс
восстановления окислов углерода и азота
в реакциях биосинтеза.
В зеленом растении
происходит фотосинтез – процесс
образования углеводов из воды и двуокиси
кислорода (которая находится в воздухе
или воде). При этом в качестве побочного
продукта выделяется кислород. Зеленые
растения относят к автотрофам – организмам,
которые берут все нужные им для жизни
химические элементы из окружающей их
косной материи и не требуют для построения
своего тела готовых органических
соединений другого организма.
Гетеротрофы – это
организмы, которые нуждаются для своего
питания в органическом веществе,
образованном другими организмами.
Гетеротрофы постепенно преобразуют
органическое вещество, образованное
автотрофами, доводя его до первоначального
– минерального – состояния.
Деструктивная
(разрушающая) функция совершается
представителями каждого из царств
живого вещества. Распад, разложение –
неотъемлемое свойство обмена веществ
каждого живого организма. Растения
образуют органические вещества и
являются крупнейшими производителями
углеводов на Земле, но они же выделяют
и необходимый для жизни кислород как
побочный продукт фотосинтеза.
В биосфере происходят
процессы преобразования неорганического,
косного вещества в органическое и
обратной перестройки органических
веществ в минеральные. Движение и
преобразование веществ в биосфере
осуществляется при непосредственном
участии живого вещества, все виды
которого специализировались на различных
способах питания.
Конечное количество
вещества, которое есть в биосфере,
приобрело свойство бесконечности через
круговорот веществ. Все компоненты
биосферы взаимодействуют друг с другом
(рис. 6), обеспечивая устойчивость системы.
В ходе биогеохимических
циклов атомы большинства химических
элементов проходили бесчисленное
количество раз через живое существо.
Например, весь кислород атмосферы
«оборачивается» через живое вещество
за 2000 лет, углекислый газ – за 200-300 лет,
а вся вода биосферы – за 2 млн. лет.
Живое вещество
является совершенным приемником
солнечной энергии. Энергия, поглощенная
и использованная в реакции фотосинтеза,
а затем запасенная в виде химической
энергии углеводов, очень велика, есть
сведения что она сопоставима с энергией,
которую потребляют 100 тысяч больших
городов в течение 100 лет. Гетеротрофы
используют органическое вещество
растений, как пищу: органика окисляется
кислородом, который доставляют в организм
органы дыхания, с образованием углекислого
газа – реакция идет в обратном направлении.
Таким образом, «вечной» делает жизнь
одновременное существование автотрофов
и гетеротрофов.
Факты и рассуждения
о «колесе жизни» в биосфере дают право
говорить о законе биогенной миграции
атомов, который сформулировал В.И.
Вернадский: миграция химических элементов
на земной поверхности и в биосфере в
целом осуществляется или при
непосредственном участии живого вещества
или же она протекает в среде, геохимические
особенности которой обусловлены живым
веществом, как тем, которое сейчас
населяет биосферу, так и тем, которое
действовало на Земле в течение всей
геологической истории.
Определение, отличия и функция
Функции живого вещества в биосфере разнообразны, но все они служат одной цели — движению химических элементов. Зачем необходимо это движение, и каким образом оно происходило 3,5 млрд. лет назад, то есть до того, как на Земле появилась жизнь? С момента своего появления, роль живого вещества в биосфере стала ключевой. Несмотря на незначительную массу, примерно 10-6 массы других оболочек Земли, оно является носителем энергии, благодаря которой это движение происходит. В понятие «живое вещество биосферы» входят все живые организмы на планете. Независимо от того к какому классу, виду, роду и так далее они относятся. Это не только органические вещества, но и неорганические, а также минералы. «Живет» оно во всех слоях биосферы – в литосфере, гидросфере и атмосфере. Если условия существования непригодны, оно либо впадает в состояние анабиоза, то есть замедляет все свои процессы настолько, что видимые проявления жизни практически отсутствуют, либо погибает.
Биосфера. Функции живого вещества. 1 вариант
Биосфера. Функции живого вещества.1 вариант
1. Благодаря окислительно-восстановительной функции живого вещества
1) органические вещества расщепляются до неорганических
2) в организмах накапливаются химические элементы
3) в биосфере накапливается кислород
4) растениями поглощается углекислый газ
2. Наибольшую концентрацию ядовитых веществ в экологически загрязненной наземно-воздушной среде можно обнаружить у
1) хищников 2) древесных растений 3) травянистых растений 4)травоядных животных
3. Клубеньковые бактерии в круговороте веществ биосферы выполняют функцию
1) транспортную 2) биохимическую 3) концентрационную
4 . Какая функция живого вещества проявляется при поглощении бактериями молекулярного азота из воздуха
1) концентрационная 2) газовая 3) окислительно-восстановительная
5 . Окислительно-восстановительная функция растений в биосфере проявляется в их способности
1) использовать энергию солнечного света
2) накапливать в организме определенные элементы
3) разрушать горные породы
4) поглощать воду и минеральные соли из почвы
6. К концентрационной функции живого вещества биосферы относят
1) образование озонового экрана
2) накопление СО2 в атмосфере
3) образование кислорода при фотосинтезе
4) способность хвощей накапливать кремний
Получить полный текст
7 . Основным потребителем углекислого газа в биосфере являются
1) растения 2) грибы 3) животные 4) бактерии
8 . Благодаря жизнедеятельности организмов на Земле
1) возник Мировой океан 2) образовались морские течения
3) образовалась почва 4) сформировались горные системы
9 . «Цветение» пресного водоёма вызывается
1) появлением цветков кувшинки белой и кубышки жёлтой
2) разрастанием вдоль берегов тростника
3) бурным размножением бурых водорослей
4) развитием большого количества цианобактерий
10. Некоторые водоросли способствуют накоплению кремнезёма, поэтому в биосфере выполняют функцию
1) окислительно-восстановительную 2) фотосинтезирующую
3) концентрационную 4) газовую
11 . Основную роль в эволюции биосферы играет
1) состав атмосферы 2) водный режим 3) горообразование4) живое вещество
12. Образование нефти, каменного угля, торфа связано с функцией биосферы
1) газовой 2) окислительно-восстановительной 3) транспортной
13. При участии живых организмов образуются
1) соляные пещеры 2) известняки 3) гейзеры 4) вулканы
Биосфера. Функции живого вещества. 2 вариант
1. Окислительно-восстановительная функция живого вещества планеты связана с
1) эволюцией организмов 2) климатическими условиями
3) обменом веществ и энергии 4) освоением организмами новых мест обитания
2 . Клубеньковые бактерии, используя молекулярный азот атмосферы для синтеза органических веществ, выполняют в биосфере функцию
1) концентрационную 2) газовую 3) окислительную4) восстановительную
3. Какая функция живого вещества лежит в основе его способности аккумулировать химические элементы из окружающей среды
1) газовая 2) биогеохимическая 3) концентрационная 4) окислительно-восстановительная
4. Отложения бокситов и железной руды являются результатом функции живого вещества
1) газовой 2) концентрационной 3) миграционной 4) биохимической
5. Газовая функция живого вещества в биосфере обусловлена способностью организмов
1) накапливать различные вещества 2) окислять химические элементы
3) осуществлять сложные превращения веществ в их телах
4) поглощать и выделять кислород, углекислый газ
6. Благодаря какой функции живого вещества образовались скопления известняка в земной коре?
1) окислительно-восстановительной 2) репродуктивной
3) концентрационной 4) энергетической
7. К какой функции биосферы относится процесс дыхания организмов?
1) к газовой 2) к концентрационной 3) к транспортной
4) к окислительно-восстановительной
8. Благодаря жизнедеятельности организмов на Земле
1) образовалась почва 2) возник Мировой океан
3) сформировались горные системы 4) образовались морские течения
9. Какие организмы в основном превращают первичную и вторичную продукцию экосистем биосферы в минеральные вещества?
1) консументы II порядка 2) цветковые растения
3) беспозвоночные животные 4) бактерии и грибы
10. Биогенным веществом в биосфере является
1) глина 2) гранит 3) кварц 4) нефть
11. В результате деятельности клубеньковых бактерий бобовых азот атмосферы превращается в
1) углекислый газ и воду 2) азотсодержащие органические вещества
3) азотную кислоту 4) соли азотной кислоты
12. Возникновение на Земле фотосинтеза способствовало
1) обогащению атмосферы кислородом
2) появлению покрытосеменных растений
3) накоплению в атмосфере углекислого газа
4) появлению полового размножения
13. В чём заключается энергетическая функция живого вещества биосферы?
1) в создании органических веществ из неорганических в процессе фотосинтеза
2) в поддержании постоянства газового состава атмосферы
3) в накоплении в организмах химических элементов
4) в геохимическом круговороте веществ
Биосфера. Функции живого вещества.2 вариант
Отличительные черты и роль
Как же отличить живое вещество биосферы от неживого?
В-пятых, существует во всех фазовых состояниях. В-шестых, является индивидуальным организмом и при смене поколений, характеризуется преемственностью или наследственностью.
Живое вещество биосферы обеспечивает миграцию химических элементов как от одного организма к другому, так и между организмом и окружающей средой. Перемещение происходит, когда живые организмы переваривают пищу, развиваются и растут, а также передвигаясь в процессе жизнедеятельности. Первое такое перемещение элементов называется химически или биохимическим, а второе – механическим. Причем деятельность живых организмов стремится к тому, чтобы эта миграция шла максимально быстро, а энергия, получаемая от Солнца, использовалась наиболее эффективно. Для этого они постоянно и непрерывно приспосабливаются, адаптируются и развиваются.
Роль живых организмов в биосфере заключается в выполнении ими нескольких функций. Основными из них являются: энергетическая, деструктивная, концентрационная и средообразующая.
Энергетическая функция. Она связана со способностью зеленых хлорофилльных организмов к фотосинтезу. С помощью полученной ими солнечной энергии, они преобразовывают простейшие соединения такие как, вода, углекислый газ и минералы, в сложные органические вещества, которые, в свою очередь, являются необходимыми для существования других живых существ. Такой способностью обладают растения. Для процесса фотосинтеза они используют всего лишь 1% солнечной энергии, попадающей на Землю. Ежегодно они производят порядка 145 млрд. тонн кислорода, для чего потребляют около 200 млрд. тонн углекислого газа. Органического вещества при этом вырабатывается более 100 млрд. тонн. Так растения пополняют атмосферу свободным кислородом. Если бы растения не делали это постоянного, то кислород, как активный химический элемент, вступал в реакции и образовывал различные соединения и в итоге совершенно исчез из атмосферы Земли. А с ним прекратила бы существование и жизнь. Кроме растений, органическое вещество в очень небольшом количестве – не более 0,5% от общего количества, производят некоторые бактерии. Этот процесс называется хемосинтез. В нем задействована не солнечная энергия, а энергия, выделяющаяся в процессе реакций окисления серных и азотных соединений.
Синтезированные таким образом органические соединения – белок, сахар и так далее, — вместе с заключенной в них энергией, являются пищей и распространяются по трофической цепи. Кроме того, синтезированная растениями энергия рассеивается как тепло или накапливаться в отмершем органическом веществе, переходя в ископаемое состояние. И в этом следующая функция — деструктивная.
Эта роль живых организмов в биосфере еще носит название минерализация органических веществ. В результате разложения, отмершее органическое вещество преобразовывается в простые неорганические соединения. В этом процессе участвуют живые организмы, выполняющие деструктивную или разрушительную функцию. В трофической цепи они получили название «редуценты». Это грибы, бактерии, черви и микроорганизмы. Результатом разложения являются: углекислый газ, воды, сероводород, метан, аммиак и так далее. Которые, в свою очередь, являются «пищей» для растений. И процесс начинается вновь. Важную роль играет процесс разложения, проходящий в литосфере. Благодаря ему из горных пород высвобождается такие элементы, как кремний, алюминий, магний и железо.
Редуценты, с помощью имеющихся в их распоряжении кислот, «добывают» и «отправляют» в биотический оборот такие важнейшие химические элементы, как кальций, калий, натрий, фосфор, кремний и различные микроэлементы. Благодаря деструкторам, почва обретает свою плодородность.
Еще одна функция живых организмов – концентрационная. Под нею подразумевается процесс, в ходе когда некоторые их виды извлекают, а затем накапливают у себя определенные химические элементы. В этом случае концентрация таких элементов, как: углерод, водород, азот, натрий, магний, кремний, сера, хлор, калий, кальций и кислород, может быть в сотни и тысячи раз выше, чем в окружающей среде. Например, марганца в 1200000 раз, серебра – 240000, а железа – в 65000. Яркими примерами такого накопления могут быть раковины, панцири и скелеты. С элементами «пригодными» для накопления, некоторые виды накапливают в себе ядовитые, отравляющие и радиоактивные вещества. И попадание их в пищевую цепь явно не носит положительного характера.
Противоположностью концентрационной функции является рассеивающая. Она проявляется при различных выделениях, перемещениях и тому подобное. Например, происходит рассеивание железа из крови, при укусах различных насекомых или кровососущих.
Биосфера — это не только взаимодействие между живыми организмами и обмен между ними энергией. Существенная роль живых организмов в биосфере – это ее преобразование. Живые организмы меняют физико-химические параметры окружающей их среды, а такая их функция получила название «средооразующей». Она, как результат всех ранее рассмотренных функций в совокупности. Извлечение химических элементов, накопление их, а затем, с помощью полученной энергии, «отправление» в путь по биологическому кругообороту, привело к существенным изменениям природной среды. За миллиарды лет изменился газовый состав атмосферы, химический – вод, появились осадочные породы и донные отложения, возник плодородный почвенный покров. И в настоящее время мы сталкиваемся с этим влиянием.
Преобразовывая внешнюю среду, организмы создают оптимальный баланс энергии и «питательного» вещества для своего существования и всей биосферы в целом. Этот баланс в результате многочисленных внутренних и внешних воздействий, всегда находится под угрозой разрушения. И вещество, за счет перечисленных своих качеств, сопротивляется такому влиянию, восстанавливает нарушенное и приводит систему в стабильное состояние.
Рассматриваемые функции живых организмов в биосфере касались двух этапов преобразования органического вещества в неорганическое и наоборот. На этих этапах свою роль играют растения, как продуценты, и бактерии, грибы и микроорганизмы, как редуценты. Какова же роль консументов или потребителей, основными видами которых являются животные?
Функции живого вещества в биосфере и свойства (Таблица)
С точки зрения современной науки, живое вещество обладает некоторыми специфическими свойствами и выполняет в биосфере определенные биогеохимические функции.
Свойства и особенности живого вещества биосферы
— Живое вещество биосферы характеризуется большим запасом энергии.
— Резкое различие между живым и неживым веществом наблюдается в скорости протекания химических реакций (в живом веществе реакции идут в тысячи, а иногда в миллионы раз быстрее).
— Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения -белки, ферменты и др. — устойчивы только в живых организмах.
— Произвольное движение, в значительной степени саморегулируемое, является общим признаком всякого живого вещества в биосфере.
— Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Известно свыше 2 млн. органических соединений, входящих в состав живого вещества, в то время, как количество природных соединений (минералов) неживого вещества составляет около 2000, то есть на три порядка меньше.
— Живое вещество представлено в биосфере в виде индивидуальных организмов, размеры которых колеблются в огромных пределах. Величина самых мелких вирусов не превышает 20 нм (1 нм = 10-9м), самые крупные животные — киты — достигают 33м в длину, самое большое растение — секвойя — 100м в высоту.
Основные функции живого вещества таблица
Самый насыщенный, с точки зрения количества переходов от одного организма к другому, является этап между тем, как растения произвели кислород и заканчивается тем, когда погибший организм попал «на стол» разрушителей.
Пища, богатая химическими элементами и энергией, начинает свое «путешествие по желудкам» потребителей со второго этапа трофической цепи. Животные поедают растения, их ткань и соки. Они называются фитофагами. К ним относят также фитонематодов. Это насекомые и моллюски, также питающиеся растительной пищей. Растительной пищи фитофаги усваивают немного, но этого хватает для роста и развития их организмов, а также для продолжения рода. На этом этапе часть энергии, выработанной ранее растениями и поглощенной фитофагами, теряется. Фитофагами питаются зоофаги. Это третий уровень пищевой цепи. К зоофагам относят хищников и паразитов. Этот этап передачи энергии и миграции органического вещества очень многослоен. Хищники есть на каждой его ступеньке или разряде. Хищник, которого никто не может съесть в живом виде, стоит на верхней ступени пищевой цепи. Количество потребляемой энергии от ступени к ступени расходуется весьма незначительно.
Следующий уровень использует не более 1% энергии предыдущего. С гибелью фитофагов и зоофагов, их тела попадают к сапрофагам и бактериям. Сапрофаги – это те же разрушители, редуценты или могильщики. На их «столе» завершает свое путешествие органическое вещество. Круг замкнулся. В процессе этого круговорота количество вещества или химических элементов осталось прежнее. Каким оно и было миллионы лет назад. Израсходовано только энергия. Считается, что роль животных в биосфере в том, что они способствуют перемещению химических веществ, участвуют в их распределении и в обмене энергией. Но их роль представляется несколько шире. Как живая самоорганизующаяся система биосфера стремиться к равновесию и поддержанию своего внутреннего баланса. Масса ее живого вещества должна поддерживаться в определенном объеме и эту функцию выполняют животные. Примером могут быть те биосистемы, где животный мир исчез или на грани того. Объем вещества в результате падает, что неукоснительно приводит к разрушению баланса и гибели системы.
