Захват жизнью биосферы не завершен

В течение геологического времени биосфера в основных чертах представляет собой один и тот же химический аппарат.

По мере увеличения количества организмов уменьшается размножение организмов.

8. Закон бережливости в использовании простых химических тел. Организм вводит в себя только необходимое количество элементов, а раз вошедший элемент проходит длинный ряд состояний.

9. Жизнь целиком определяется полем устойчивости зеленой растительности. Верхний предел обусловлен лучистой энергией, от нее защищает жизнь озоновый слой Земли. Нижний слой обусловлен высокой температурой. Жизнь возможна в пределах температур от -252 ⁰С до +180 ⁰С.

12. Количество живого вещества в биосфере постоянно. Количество свободного кислорода, в атмосфере того же порядка, что и количество свободного живого вещества. Газы имеют свои свойства, и скорость передачи жизни не может выйти за пределы этих свойств, поэтому живые организмы борются друг с другом за нужный газ.

Вернадский выдвинул пять постулатов о структуре и функциях первоначальной биосферы. Благодаря этим функциям биосфера сыграла свою определяющую роль в становлении атмосферы, гидросферы, литосферы и геосферы на Земле.

Эти функции следующие:

1. Концентрационная функция сводится к накоплению определенных химических элементов живыми организмами. При их отмирании окружающая среда обогащается — этими элементами. В результате действия этой функции появляются запасы полезных ископаемых.

2. Транспортная функция, тесно связанная с первой, заключается в переносе живыми организмами нужных им химических элементов в места их обитания.

3. Энергетическая функция живого вещества, являясь основной, обеспечивает биосферу энергией, что дает возможность осуществлять все биогеохимические функции.

Важнейшую роль в этом процессе играют растения. С помощью фотосинтеза они преобразуют солнечную энергию в биогеохимическую. Первоначально это энергия пищи, которая распределяется между животными. Часть ее рассеивается, а часть, неизрасходованная организмами, с их отмиранием «складируется» в виде полезных ископаемых.

4. Деструктивная функция — это функция разрушения и переработки органических останков, их минерализация. В ходе этого процесса накопленные вещества возвращаются в природные циклы, т.е. идет круговорот вещества в природе.

5. Средообразующая функция — это функция преобразования окружающей среды под действием живого вещества. Состав всех оболочек Земли (атмосферы, гидросферы, земной коры), большая часть полезных ископаемых, в целом облик нашей планеты — результат действия живого вещества.

Животные системы – от организма до биосферы в целом – функционирует по кибернетическому принципу обратных связей.

Экосистемы – это сообщества организмов, связанные с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. В любом конкретном местообитании запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков. Таким образом, сообщество обретает с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.

Все живые организмы связаны между собою энергетическими отношениями, т.к. являются объектами питания друг друга. Сообщества растений, животных и микроорганизмов создают биоценоз - неразрывную систему взаимодействующих организмов. Биоценоз, взаимодействуя с окружающей средой, создает биогеоценоз, или экосистему.

С биологической точки зрения в составе экосистемы выделяют следующие компоненты:

- Неорганические вещества (C, N, CO₂ , H₂O) включенные в круговорот.

- Органические соединения связывающие биотические и абиотические части (белки, углеводы, липиды).

- Воздушную, водную и субстратную среду, климатический режим и другие физические факторы среды.

- Продуценты – автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений, т.е. они аккумулируют солнечную энергию и, потребляя углекислый газ и минеральные элементы, создают кислород и органические вещества.

- Консументы или фаготрофы, это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующих его в новые формы.

- Редуценты или сапротрофы, которыеживут за счетмертвого органического вещества, переводя его в неорганические соединения. Иными словами консументы и редуценты потребляют кислород, разрушают органические вещества, обеспечивают себя энергией и дают элементы питания для продуцентов.

С точки зрения трофической структуры экосистемы можно разделить по вертикали на два яруса:

Верхний – автотрофный, «зеленый пояс» (сам питается). Включает в себя растения, либо их часть содержащую хлорофилл, где преобладает фиксация энергии солнца. Использует простые неорганические соединения и происходит накопление сложных органических соединений.

Нижний – гетеротрофный ярус (питаемый другими) «коричневый пояс» - почв и осадков. Гетеротрофы – живые организмы, существующие за счет потребления готовых органических веществ, создаваемых автотрофами. К гетеротрофам относятся все животные и человек, грибы, а также растения и микроорганизмы, не обладающие способностью к фотосинтезу и хемосинтезу. Среди гетеротрофов различают фитофагов, использующих растительную пищу и составляющих уровень консументов первого порядка, и зоофагов, питающихся животными и составляющих трофические уровни консументов второго порядка и выше. Потребители мертвых организмов, формирующие циклы деструкции органического вещества, по пищевой специализации подразделяются на некрофагов (потребители трупов животных), копрофагов (потребители экскрементов, экскременты – это совокупность отходов жизнедеятельности организма, подлежащих удалению во внешнюю среду. Примерами экскрементов являются пот, моча, кал, рвотные массы, выдыхаемый воздух), сапрофагов (потребители мертвых растительных остатков) и детритофагов или падальщики (потребители полуразложившихся органических веществ - животные и протисты (одноклеточные), которые питаются разлагающимся органическим материалом (детритом), мертвечиной, падалью. Противопоставляются хищнику, однако эти классы не исключают друг друга, пример, навозный жук).

Среди гетеротрофных организмов особую роль в биологических системах играют редуценты, которые в процессе своей жизнедеятельности превращают органические вещества в неорганические. Автотрофам (растениям), помимо энергии, необходимы минеральные вещества, а усваивать органические соединения они не в состоянии. Поэтому без гетеротрофных организмов, особенно редуцентов, растения рано или поздно исчерпали бы все минеральные запасы почвы и прекратили свое существование трансформирующих его в новые формы. Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его в неорганические соединения.

Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т.е. многократность вовлечения одних и тех же атомов и циклы.

В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, озера и т.д.). Примерами экосистем – океан, континент и др.

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных групп организмов: продуцентов (зеленые растения), консументов (травоядные и плотоядные животные) и редуцентов (микроорганизмы, бактерии, грибы).

Таким образом, пищевые и энергетические связи в экосистеме идут в направлении «продуценты — консументы — редуценты». Сообщества растений, животных, микроорганизмов создают биоценоз. Биоценоз, взаимодействуя с окружающей средой, создает биогеоценоз, т.е. экосистему («эко» — жилище, убежище).

Из сказанного ясно, что в сообществе живых организмов от звена к звену циркулируют питательные элементы и энергия.

Однако ни одна, даже самая крупная экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота. Материки интенсивно обмениваются веществом с океанами, причем большую роль в этих процессах играет атмосфера, и вся наша планета часть материи получает из космического пространства, а часть отдает в космос.

Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально-различные группы организмов. Таким образом, экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.

Вершиной эволюции биосферы стало появление в ней человека. Это означало, что геолого-биологическая эволюция стала переходить в социальную, а биосфера — в ноосферу.

В процессе формирования биосферы можно выделить следующие вехи:

1) прокариоты (клетки, не имеющие оформленного ядра);

2) эукариоты (клетки с ядром);

3) многоклеточные организмы из эукариотов;

4) появление организмов с твердыми скелетами и формирование высших животных;

5) появление у высших животных развитой нервной системы и мозга;

6) формирование разума;

7) образование общества.

Человек — элемент биосферы, ее часть. Все необходимое для жизни (воздух, воду, пищу, значительную часть энергии и строительного материала) он получает из биосферы. В биосферу человек сбрасывает отходы (бытовые и промышленные) своей деятельности. Долгое время Природа справлялась с теми нарушениями, которые человек вносил в ее деятельность, и сохраняла равновесие. Однако в последнее столетие вмешательство челове­чества в дела Природы стало не только слишком сильным, но очень невзвешенным и безграмотным при данных масштабах. По воззрениям биологов, в Природе действует «правило 10%», согласно которому она в экстремальных ситуациях способна выдержать десятикратную нагрузку по сравнению с обычной. Но оказалось, что человечеству и этого мало. И сегодня среди прочих проблем (энергии, продовольствия, СПИДа, наркомании, преступности и др.) возникла глобальная проблема экологической смерти. Она стала итогом безответственной, а порой и варварской хозяйственной деятельности человечества.

Дата добавления: 2014-02-28; просмотров: 665; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!