Кафедра медицинской биологии Днепропетровской государственной медицинской академии 2008 год
План лекции: Введение; Структура биосферы; Эволюция биосферы; Природные ресурсы и их использование; Устойчивость биосферы; Биопродуктивность экосистем; Биосфера и человек. Ноосфера; Роль человеческого фактора в развитии биосферы; Ø Экологические проблемы биосферы; Ø Охрана природы и перспективы рационального природопользования. Ø Ø Ø Ø
Введение: Термин «биосфера» впервые был введен в науку в 1875 году австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 -1914). Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж. Б. Ламарк(1744 -1829). Значительный вклад в развитие учения о биосфере сделал отечественный ученый, геолог В. И. Вернадский.
БИОСФЕРАсвоеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Основные свойства биосферы: 1. 2. 3. 4. Биосфера – открытая система. Биосфера – централизованная система. Биосфера – саморегулирующаяся система. Биосфера – система с большим разнообразием составляющих компонентов.
Живая природа представляет собой сложно организованную иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи: 1. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ 2. КЛЕТОЧНЫЙ 3. ОРГАНИЗМЕННЫЙ 6. БИОСФЕРНЫЙ 5. БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ 4. ПОПУЛЯЦИОННОВИДОВОЙ
Свойства живого вещества: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство. Движение: пассивное(под действием силы тяжести, гравитационных сил), активное( против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков). Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям. Феноменально высокая скорость протекания реакций. Концентрация больших запасов энергии.
Функции живого вещества: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Информационная. Газовая. Окислительно-восстановительная. Концентрационная. Деструктивная. Транспортная. Средообразующая. Рассеивающая. Энергетическая.
Вещества биосферы • Формируется без участия живых организмов • Образовано совокупностью организмов Косное вещество Биокосное вещество • Совместный результат жизнедеятельности оргaнизмов и небиологических процессов Живое вещество Биогенное вещество • Создается в процессе жизнедеятельности организмов
Границы биосферы атмосфера • Верхняя граница: 20 -25 км • Ограничена озоновым слоем гидросфера литосфера • Полностью заселена живыми организмами • Высокая плотность, давление • Низкое содержание кислорода, низкая освещенность • Нижняя граница: базальтовый слой(2 -3 км ниже поверхности суши) • Колебания тепла, влаги и света • Низкая плотность воздуха
АТМОСФЕРА СОСТАВ: 78, 08%- азот; 20, 94%-кислород; 0, 93%-аргон; 0, 03%-углекислый газ; 0, 00005%- озон; 8%- примеси других газов
ГИДРОСФЕРА СОСТАВ: Na+, Mg 2+, Ca 2+, Cl-, S, C. Основная часть воды(95%)находится в Мировом океане, который занимает около 70% поверхности земного шара и содержит 1300 млн. км 3; поверхностные воды включают 0, 182 млн. км 3; а количество воды в живых организмах составляет всего 0, 001 млн. км 3.
ЛИТОСФЕРА СОСТАВ: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества- продукты жизнедеятельности организмов.
ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ Общую массу живых организмов оценивают в 2, 43*1012 т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99, 2% представлена зелёными растениями и 0, 8%- животными и микроорганизмами. В океане на долю растений приходится 6, 3%, а на долю животных и микроорганизмов- 93, 7% всей биомассы. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов- беспозвоночные и только 4%- позвоночные, из которых десятая часть- млекопитающие.
Эволюция биосферы биосфера существует около 3, 8 миллиардов лет, за это время её эволюция не прерывалась Геологические процессы (извержения вулканов, землетрясения, движения земной коры, горообразование) Влияние живой материи (фотосинтез, деятельность микроорганизмов и растений- образование почвы) изменение облика Земли
Биогеохимические циклыэто совокупность циклических процессов обмена веществ и энергии между отдельными компонентами биосферы, обусловлена жизнедеятельностью организмов. Двигательная сила биогеохимических цикловсолнечная энергия, фотосинтез, метаболизм. Ёмкость Б. К. - количество химических элементов, находящихся одновременно в составе живого вещества в данной экосистеме. Скорость Б. К. - количество живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени. Круговорот воды Круговорот азота Круговорот веществ в биосфере Круговорот углерода Круговорот кислорода
Биогеохимические принципы В. И. Вернадского: Первый Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. Второй Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. Третий Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, создается и поддерживается на нашей планете космической энергией Солнца.
Вершиной эволюции живого на Земле явился человек. Посредством орудий труда человечество стало создавать фактически искусственную среду своего обитания. С этих пор эволюция биосферы вступила в новую фазу, где человеческий фактор стал мощной природной движущей силой.
Природные ресурсы и их использование Неисчерпаемые ресурсы Исчерпаемые ресурсы климатические возобновляемые (растительный, животный мир, плодородие почва) космические невозобновляемые (полезные ископаемые) водные(относител ьно)
Устойчивость биосферы- её способность возвращаться в исходное состояние после любых возмущающих воздействий Непрерывность существования биосферы возможна потому, что все живые организмы имеют один и тот же генетический код, записанный в молекуле ДНК, а их белки построены из 20 аминокислот, одинаковых у всех организмов. Биосфера обладает огромными внутренними резервами для восстановления и развития.
Биопродуктивность экосистем Биомасса- суммарная масса организмов данной группы или всего сообщества в целом. Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет продуктивность сообществ. Валовая первичная продукция- количество вещества , создаваемого растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Вторичная продукция сообщества- прирост массы консументов за единицу времени.
Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле составляет 150 -200 млрд. тонн. Самый большой абсолютный прирост растительного мира достигает в среднем 25 г в день в очень благоприятных условиях. На больших площадях продуктивность не превышает 0, 1 г/м (жаркие пустыни и полярные пустыни). Имеющиеся на Земле ресурсы, включая продукцию животноводства и результаты промысла на суше и в море, могут обеспечить ежегодно около 50% потребностей современного населения Земли.
Уровень влияния человека на окружающую среду определяется сложностью его положения в биосфере. Человек Биологическое существо: неразрывно связанное с круговоротом веществ, системой трофических и энергетических связей и другими участниками экосистем. Социальный объект: человек создаёт социальную систему, которая ставит существенные требования среде, обусловленные возрастающими потребностями человечества
Ноосфера- состояние биосферы, в которое она перешла под влиянием антропогенного фактора. За исторически короткий промежуток времени человек преодолел влияние ограничивающих факторов и стал мощной силой, обеспечивающей собственный прогресс, но способной причинять разрушительное влияние на живые системы разных уровней.
Человеческая деятельность ведёт к глобальному экологическому кризису Парниковый эффект, истощение озонового слоя Увеличение населения Земли, урбанизация, исчезновение видов Экологические проблемы биосферы Отходы производства, сельского хозяйства, урбанизация Массовое сведение лесов, нарушающее процесс круговорота кислорода и углерода
Одним из важных заданий современного человечества является разработка действенных методов сохранения и воспроизведения природных ресурсов.
Критерии создания оптимальной системы управления природными ресурсами ü ü ü Получение максимального урожая; Сокращение производственных затрат; Сохранение природных ландшафтов; Поддержание видового разнообразия сообществ; Обеспечение чистоты окружающей среды; Сохранение нормального функционирования экосистем и их комплексов. В целом охрана окружающей среды и задачи восстановления природных ресурсов должны предусматривать: ü ü ü локальный и глобальный логический мониторинг, т. е. измерение и контроль состояния важнейших характеристик состояния окружающей среды, концентрации вредных веществ в атмосфере, воде, почве; восстановление и сохранение лесов от пожаров, вредителей, болезней; расширение и увеличение числа заповедников, зон эталонных экосистем, уникальных природных комплексов; охрану и разведение редких видов растений и животных; широкое просвещение и экологическое образование населения; международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды.
Красная книга- универсальная форма государственного контроля над видами, которым угрожает опасность исчезновения.
Объекты охраны природы: Памятки природы; Заказники природы; Заповедники; Биосферные заповедники; Национальн ые природные парки
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.
Стратегические цели государств: Поддержание благоприятной для здоровья экологически безопасной среды для обеспечения физического, психологического и социального благополучия населения всей страны; Обеспечение рационального, неистощительного природопользования в интересах эффективного и устойчивого социально-экономического развития страны; Сбалансированность процессов воспроизводства и использования возобновимых природных ресурсов, а также рациональное расходование невозобновимых ресурсов с широким вовлечением в хозяйственный оборот отходов производства и др.
Скачать презентацию Кафедра медицинской биологии Днепропетровской государственной медицинской академии 2008
Биосфера.ppt