ЛЕКЦИЯ 8. БИОСФЕРА ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЗЕМЛИ Витязь С. Н. , к. б. н. , доцент кафедры ботаники и экологии Кем. ГСХИ
Вопросы, рассматриваемые в лекции 1. 2. 3. 4. Биосфера: понятие, состав и границы Свойства биосферы Живое вещество биосферы: свойства и функции Круговорот веществ в биосфере
Вопрос 1. Биосфера: понятие состав и границы
Биосфера ( «сфера жизни» ) — сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека.
Границы биосферы атмосфера 20 27 км литосфера 4 5 км гидросфера 10 11 км
n Учение о биосфере как биологической системе появилось в 20 е годы XX в. Автором его является советский ученый В. И. Вернадский (1863— 1945). n Учение о биосфере является одним из крупнейших и интересных его обобщений в области естествен ных наук. n Книга Вернадского «Биосфера» опубликована в 1926 году
Элементы биосферы Косное вещество Живое вещество Биогенное вещество Радиоактивное вещество Биокосное вещество Космическое вещество
Косное вещество - это совокупность веществ, в образовании которых живые организмы не участвовали, это вещество образовалось до появления жизни на Земле (горные, скалистые породы, вулканические извержения, гидросфера, атмосфера и т. д. )
Косное вещество Литосфера (от греч. литос — камень) — каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Она является важнейшим ресурсом для чело вечества: содержит топливно энергетическое сырье, рудные и нерудные полезные ископаемые, естественные строительные материалы. Гидросфера (от греч. гидра — вода) — водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную. Объем гидросферы не превышает 0, 13% объема земного шара. Гидросфера играет огромную роль в формировании природной среды нашей планеты. Весьма активно она влияет и на атмосферные процессы (нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой и т. д. ). Атмосфера (от греч. атмос — пар) — газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20— 25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов.
Живое вещество — это совокупность существующих живых организмов, являющихся мощным геологическим фактором. С точки зрения современной науки, живое вещество обладает некоторыми специфическими свойствами и выполняет в биосфере определенные функции
Биогенное вещество - это совокупность веществ, которые образованы самими организмами или являются продуктами их жизнедеятельности (каменный уголь, нефть, известняк, торф и другие полезные ископаемые)
Биокосное вещество - это вещество, которое представляет собой систему динамического равновесия между живым и косным веществом (почва, кора выветривания) n Космическое вещество - это совокупность веществ, попадающих в биосферу из кос моса и имеющих космическое происхождение (метеориты, космическая пыль).
Радиоактивное вещество - это совокупность всех изотопных элементов, находящихся в состоянии радиоактивного распада Вещество рассеянных атомов - это совокупность всех элементов, находящихся в атомарном состоянии и не входящих в со став никакого другого вещества
Вопрос 2. Свойства биосферы
n Целостность и дискретность. Целостность n Централизованность. Центральным звеном биосферы обусловлена тесной взаимосвязью слагающих ее компонентов. Она достигается круговоротом вещества и энергии. Изменение одного компонента неизбежно приводит к изменению других и биосферы в целом. биосферы выступают живые организмы (живое вещество). Это свойство, к сожалению, часто недооценивается человеком и в центр биосферы ставится только один вид — человек.
n Эмерджентность. Свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей. Например, водород и кислород, находящиеся на атомарном уровне, при соединении образуют молекулу воды. Она обладает уже совершенно новыми свойствами. n Устойчивость и саморегуляция. Биосфера способна возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения, создаваемые внешними и внутренними воздействиями, включением определенных механизмов. Гомеостатические механизмы биосферы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями.
n Организованность - т. е. биосфера саморегулирующаяся n Круговорот веществ и энергозависимость. Биосфера — система. В биосферу постоянно проникает солнечная радиация, т. е. биосфера аккумулирует и трансформирует энергию солнца. В результате происходит постоянный обмен веществом и энергией. Постоянный вещественно энергетический обмен между Землей и Космосом и между компонентами самой оболочки Земли (рельеф, почва, растительный и животный мир) представляет подвижное динамическое равновесие. открытая система. Ее существование невозможно без поступления энергии извне. Основная доля приходится на энергию Солнца. Биосфера Земли характеризуется определенным образом сложившимися круговоротом веществ и потоком энергии.
Вопрос 3. Живое вещество биосферы: свойства и функции
Свойства живого вещества n живое вещество биосферы характеризуется большим запасом энергии, которая улавливается из космоса и удерживается в сложных органических соединениях; n в живом веществе реакции идут в тысячи, а иногда в миллионы раз быстрее; n слагающие живое вещество индивидуальные химические соединения — белки, углеводы и другие — устойчивы только в живых организмах; n произвольное движение, в значительной степени саморегулируемое, является общим признаком всякого живого вещества в биосфере; n живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое; n живое вещество представлено в биосфере в виде индивидуальных организмов, размеры которых колеб лются в огромных пределах (от мелких вирусов до китов).
Функции живого вещества энергетическая - это способность живых организмов поглощать солнечную энергию, превращать ее в энергию химических связей и передавать по пищевым цепям; газовая - это способность живых организмов поддерживать постоянство газового состава биосферы в результате сбалансированности фотосинтеза и дыхания; концентрационная - это способность живых организмов накапливать в своем теле определенные элементы окружающей среды (углерод, кальций, железо, и др. ); окислительно-восстановительная - это способность живых организмов в ходе биохимических реакций изменять степень окисления элементов и создавать разнообразие соединений в природе, необходимое для поддержания разнообразия жизни в биосфере; деструктивная - это способность живых организмов разлагать отмершее органическое вещество до биогенов, поглощаемых продуцентами, благодаря чему осуществляется круговорот вещества в биосфере, и жизнь может существовать бесконечно долго без поступления вещества из космоса; средообразующая - заключается в преобразовании физико химических параметров среды в результате процессов жизнедеятельности ; транспортная - это осуществление переноса вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Вопрос 4. Круговорот веществ в биосфере
Круговорот веществ в биосфере Большой геологический круговорот Малый – биологический круговорот Биогеохимический круговорот Обменный фонд часть элемента, которая находится в круговороте, он составляет незначительную часть общего объема элемента Резервный фонд часть элемента, которая не циркулирует, однако может быть при необходимости включена в круговорот
Резервный фонд n газообразный резервный фонд находится в атмосфере и является наиболее подвижным и доступным (N, О, С). n осадочный резервный фонд находится в литосфере или гидросфере и труднее включается в обменный фонд по двум причинам: 1) он предварительно должен быть переведен в водорастворимое состояние, чтобы живые организмы могли его ассимилировать; 2) он доступен не везде одинаково, потому что может находиться под землей на разной глубине.
Спасибо за внимание
Скачать презентацию ЛЕКЦИЯ 8 БИОСФЕРА ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЗЕМЛИ Витязь
Лекция 8. биосфера.ppt