Важнейшие положения темы № 15

СЕМИНАР

Понятия

Биосфера, экосистема, трофические цепи, автотрофы, гетеротрофы, ноосфера.

Ученые

Жан-Батист Ламарк, Александр Гумбольт, Эдуард Зюсс, Владимир Иванович Вернадский, Эдуард Леруа, Пьер Тейяр де Шарден.

Темы сообщений и презентаций

1. Гелиобиология.

2. Учение Тейяра де Шардена.

План семинара

1. Учение Вернадского.

2. Биосфера как система.

3. Основные понятия экологии.

4. Основные законы экологии.

5. Экологические факторы.

6. Экологические системы.

7. Ноосфера.

 

Живая природа представляет собой целостную систему, похожую на единый живой организм. Планетарные масштабы и сходство с живым организмом позволяют рассматривать его как особый уровень организации живой материи, который получил название биосферы.

 

УЧЕНИЕ ВЕРНАДСКОГО

 

Живые существа, с одной стороны, живут в определенных условиях, иными словами, в среде обитания. С другой стороны, они оказывают на эту среду воздействие, причем, настолько сильное, что в значительной мере изменяют ее.

Представления о взаимном влиянии живых организмов и среды их обитания возникли давно. Жан Батист Ламарк в работе, вышедшей в 1802 году, писал, что все живые организмы благодаря своей жизнедеятельности формируют поверхность Земли. Работы Ламарка положили начало исследованиям жизненного пространства нашей планеты.

В 1826 году немецкий ученый Александр Гумбольдт (1769 – 1859) предложил понятие «жизненная среда». Он имел в виду ту оболочку Земли, в которой обитают живые организмы и происходят атмосферные, морские и континентальные явления.

Понятием «биосфера»[1] обогатил науку австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831 – 1914) в 1875 году. Он обозначал этим словом совокупность всех живых организмов на Земле. Зюсс обратил внимание только на их зависимость от различных природных процессов, но не придал должного значения обратному воздействию живых организмов на эти процессы.

Русский геохимик Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945) является основоположником науки биогеохимии. В 1926 году он обогатил понятие, внесенное в науку австрийским геологом, понимая под биосферой как весь мир живых существ, так и среду их обитания. Вернадский осознал, что органический мир не есть лишь механическая сумма всех живых организмов, а представляет собой нечто единое целое. Одной из научных целей ученого стало изучение того, как это целое воздействует на среду обитания.

Биосфера ‒ живое вещество планеты Земля и преобразованная им окружающая среда.

Биосфера – целостная организованная система живого вещества. Биосфера сыграла определяющую роль в формировании современного состояния атмосферы, гидросферы и литосферы.

В биосфере живое и косное, т.е. неживое вещество составляют единство. Но именно живое вещество биосферы определяет ее эволюцию. Оно напоминает тонкую пленку на поверхности Земли, которая питается энергией Солнца. По мнению Вернадского, жизнь на нашей планете возникла практически вместе с возникновением самой планеты.

Живое вещество пребывает в непрерывном процессе эволюции. В настоящее время все возрастающую роль в биосфере играет новая геологическая сила – научная мысль. Человеческий труд и научная мысль преображают биосферу в новое состояние – в ноосферу. Человечество является частью живого вещества, и оно отвечает за развитие биосферы.

 

БИОСФЕРА КАК СИСТЕМА

 

Границы биосферы – это границы существования жизни. В атмосфере она проходит на высоте около 20 км, где находится озоновый слой, который поглощает губительное для жизни ультрафиолетовое излучение Солнца. В литосфере граница биосферы уходит на глубину до 3 км: при бурении нефтяных скважин на этой глубине были найдены бактерии. В гидросфере жизнь простирается до глубины Марианской впадины – до 11 км ниже уровня Мирового океане. Таким образом, биосфера Земли включает в себя всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхние слои литосферы.

Самое большое количество живого вещества сосредоточено в верхних слоях литосферы ‒ в почве, в гидросфере и в нижних слоях атмосферы. При углублении в земную кору, погружении в океан, подъеме в атмосферу количество живого вещества уменьшается. Это дало основания Вернадскому говорить о сгущениях и разрежениях жизни.

Между биосферой и окружающими ее сферами Земли нет резкой границы. Биосфера открыта космосу, ее омывают потоки космической энергии.

Биосфера погружена в океан электромагнитных полей космического, земного и биогенного происхождения. Космические излучения, которые генерируются ядром Галактики, нейтронными звездами и другими видами звезд, Солнцем и планетами, пронизывают биосферу. В этом потоке излучений основную роль играет солнечное излучение, которое оказывает постоянное воздействие на все земные явления.

В систему биосферу входят несколько элементов.

1. Живое вещество ‒ вся совокупность живых организмов.

2. Биогенное вещество ‒ продукты жизнедеятельности живых организмов: нефть, известняки и т.д.

3. Косное вещество ‒ вещество, образование которого не связано с жизнедеятельностью организмов. Прежде всего, оно возникает в результате процессов, протекающих в недрах Земли. К тому же его умножают падающие метеориты.

4. Биокосное вещество – вещество, которое образуется в результате совместных процессов в живой и неживой природе. Например, к нему относятся почва, ил, океаническая вода.

Биосфера является открытой системой, обменивается веществом и энергией с окружающей средой.

В глобальный биологический круговорот вовлекаются неорганические вещества, а выводится материя в виде органических и неорганических остатков. Этот круговорот обусловлен непрерывной циркуляцией веществ между атмосферой, гидросферой, литосферой и всеми живыми организмами.

Жизнь биосферы осуществляется за счет поступления солнечной энергии.

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКОЛОГИИ

Экология ‒ наука о взаимосвязи живых организмов и окружающей среды.

Рассмотрим основные понятия этой науки.

Ареал ‒ территория, на которой живет и развивается определенный вид или сообщество животных и растений.

Ареал может быть разорванным, если внутри него имеются преграды, не заселенные живыми организмами данного вида или сообщества, например, горы, водоемы. Если подобных областей нет, то ареал является сплошным.

Экологическая ниша ‒ совокупность параметров среды, которые определяют условия существования какого-либо вида.

Определить экологическую нишу какого-либо вида означает выяснить: где он живет, как живет, кого он ест, кто его ест.

Живое вещество на Земле образует определенные группировки, которые называются биоценозами.

Биоценоз [2] ‒ совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих участок суши или водоема.

Биоценоз и неживые компоненты окружающей среды составляют биогеоценоз.

Биогеоценоз [3] ‒ сообщество живых организмов и косных компонентов среды в пределах одной территории, связанные между собой обменом веществ и потоком энергии.

Биогеоценоз занимает определенный участок суши, куда могут входить почва, растительный покров, слой атмосферы вблизи поверхности земли и т.п.

Экологическая система, или экосистема [4] ‒ функциональное единство живых организмов и среды их обитания.

Экологическими системами, к примеру, являются озеро, река, болото, луг, лес, поле.

Экосистема ‒ более широкое понятие, чем биогеоценоз. Не являются биогеоценозами большинство искусственных экосистем. Каждый биогеоценоз ‒ это экосистема, но не каждая экосистема ‒ биогеоценоз.

Единая экосистема Земли называется биосферой. Это экологическая система высшего порядка.

 

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ

 

В 1840 году немецкий химик Юстус Либих (1803 – 1873) создал теорию минерального питания растений. Он утверждал, что развитие растений зависит не только от тех химических элементов или веществ, которых имеется в избытке, но и от тех, которых недостаточно. Например, обилие воды и азота не восполняет нехватку таких микроэлементов, как бор или железо. Либих сформулировал «закон минимума», который также называется «законом Либиха».

Закон минимума. При одновременном воздействии на организм нескольких факторов выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Иными словами, каждый организм может существовать, развиваться и размножаться, потребляя определенный минимум химических элементов и веществ. Снижение этого потребления неизбежно приведет к гибели организма. Поэтому для улучшения условий его жизни необходимо увеличивать количество тех микроэлементов и химических веществ, которых имеется минимальное количество. Разумеется, закон Либиха справедлив не только для растений.

В 1913 году американский ученый Виктор Эрнест Шелфорд (1877 – 1968) показал, что на жизнеспособность организма оказывает влияние не только недостаток какого-либо химического элемента или вещества, но также их избыток. Это утверждение получило название «закона лимитирующего фактора», или «закона толерантности». Толерантность ‒ способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды.

Закон толерантности. Существование вида определяется диапазоном минимального и максимального экологического воздействия.

Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха.

Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, которые получили название цепей питания. Каждое звено в такой цепи называется трофическим уровнем. При переходе с более низкого уровня на более высокий происходит потеря части энергии, поскольку каждый организм нуждается в энергии для жизнедеятельности.

Американский эколог Раймонд Линдеман (1915 – 1942) установил правило, которое называется также законом пирамиды энергий.

Закон пирамиды энергий. Только часть, приблизительно 10% энергии, поступившей на определенный трофический уровень, передается организмам, находящимся на более высоком уровне.

Например, если в какой-либо экологической системе членистоногие съедят 10 000 кг водорослей, то их биомасса – общая масса их тел – увеличится на 1 000 кг. Биомасса мелкой рыбы, которой эти членистоногие достанутся в пищу, возрастет на 100 кг. Хищная рыба, съев эту мелкую, увеличит свою биомассу на 10 кг. А человек, употребив в пищу уже хищную рыбу, станет тяжелее на 1 кг. Таким образом, можно условно изобразить пирамиду, в основании которой покоится 10 000 кг водорослей, а вершину венчает 1 кг массы человека. Мы видим, что в этой воображаемой пирамиде при переходе с более низкого на более высокий энергетический уровень теряется биомасса организмов – звеньев трофической цепи. А это означает соответствующую потерю энергии.

Обратный поток энергии, идущий от более высокого к более низкому уровню, значительно слабее и не составляет 0,5%. Поэтому круговорота энергии в биоценозе не происходит.

Советский микробиолог Георгий Францевич Гаузе (1910 – 1986) на основе экспериментов с простейшими сформулировал закон конкурентного исключения, или закон Гаузе.

Закон конкурентного исключения. Два вида не могут существовать на одной территории в одно и то же время, если их потребности полностью совпадают.

Такие виды должны разделяться в пространстве или во времени. Например, самые могучие хищники живут на разных континентах: лев обитает в Африке, а тигр – в Азии. Но от взаимных столкновений хищников может оберегать и время: ястреб охотится днем, а филин – ночью.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

 

Среда, окружающая живые организмы, обладает широчайшим разнообразием, которое составляет совокупность экологических факторов.

Экологические факторы ‒ элементы среды, которые воздействуют на живые организмы.

Их можно разделить на два типа:

· факторы неживой природы ‒ абиотические

· факторы живой природы ‒ биотические

Важнейшими абиотическими факторами являются почва, свет, температура окружающей среды, влажность местности.

Почва. Почва образуется при разрушении горных пород веществами, которые в основном поставляют погибшие растения. В образовании почвы важную роль играют климат местности, рельеф, характер горных пород, деятельность живых организмов и продолжительность времени. Питательные вещества и структура почвы обеспечивают развитие растений. В почве должны содержаться необходимые для растений химические элементы и вещества, а также достаточное количество влаги.

Свет. Свет – необходимое условие протекания всех процессов на Земле, связанных с жизнью. И, прежде всего, без него невозможен фотосинтез, который дает начало преобразованиям энергии Солнца в пищевых цепях.

Температура окружающей среды. У каждого организма есть узкие температурные границы, внутри которых он способен существовать, расти и размножаться. Например, арктические мухи Аляски способны жить даже при температуре – 60°С, а в гейзерах на территории Америки обитают зеленые стрекозы, выдерживая температуру до + 40°С. При температурах ниже границы существования организма начинают замерзать и поэтому разрушаться клетки. При температурах, превышающих эту границу, происходит денатурация белков, которая также приводит организм к гибели.

Влажность местности. Вода – важнейшее вещество в клетках живых организмов. Поэтому влажность местности является важнейшим абиотическим фактором. Она зависит от температуры, количества выпадаемых осадков и солнечного света. Например, на склонах Гавайев в течение года выпадает всего около 7 мм осадков. Живущее там растение «серебряный меч» несколько лет накапливает воду для цветения.

Важными абиотическими факторами являются ветер, атмосферное давление, соленость воды и другие.

Биотические факторы – типы взаимоотношений между живыми организмами ‒ также весьма разнообразны. Наиболее характерные отношения ‒ между хищниками и жертвами. Некоторые виды могут питаться остатками пищи других, использовать чужие норы и гнезда. Возможны нейтральные отношения между животными. Например, белка и паук могут жить на одном дереве, не мешая и не помогая друг другу. Некоторые виды птиц в одном и том же месте строят гнезда для совместной защиты от хищников.

Важнейший биотический фактор ‒ антропогенный – вызванный деятельностью человека.

Как правило, в природе экологические факторы действуют совместно.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

 

Элементарной единицей биосферы является экологическая система. В нее поступают солнечный свет, вещества из почвы, газы из атмосферы, вода в виде дождя, снега. Живые вещества выделяют теплоту, кислород, углекислый газ, продукты жизнедеятельности.

Экологические системы устойчивы. Если какой-либо вид исчезает, его место занимает другой вид, близкий ему по роду.

Живая часть экосистемы представляет собой совокупность организмов, которые условно можно разделить на три большие группы.

1. Производители преобразуют неорганические вещества в органические. К ним относятся растения, сине-зеленые водоросли, некоторые виды бактерий.

2. Потребители используют готовые органические вещества. Потребители первого порядка ‒ травоядные животные ‒ питаются веществами растительного происхождения. Потребители высших порядков ‒ плотоядные животные ‒ с пищей получают вещества животного происхождения.

3. Разрушители разлагают останки мертвых организмов до простых органических и неорганических веществ. К ним относятся многие виды бактерий и грибов. Они тоже являются гетеротрофами.

 

 

Рис. 49. Трофические уровни[5].

 

Растениям не нужны живые организмы для строительства своего тела. Поэтому их называют также автотрофами, что буквально переводится как «самопитающиеся». Они используют энергию солнечного света, чтобы из неорганических веществ создавать органические, поэтому и называются производителями, или продуцентами. Большая группа организмов не способна извлекать энергию и строить свое собственное тело только из неорганических веществ. Эти организмы питаются растениями и поэтому их называют потребителями первого порядка. К ним относятся белки, зайцы, грызуны и т.д. и т.п. Волки, лисы, совы и множество других хищников, которые их поедают, ‒ потребители второго порядка. Таких порядков может быть несколько, причем, во всех стихиях, где царит жизнь. Потребители называются также гетеротрофами, что означает – «питающиеся другими», а также консументами[6]. Разрушители разлагают мертвые останки и продукты жизнедеятельности живых организмов на воду, углекислый газ (СО₂) и минеральные удобрения и тем самым замыкают трофические цепи. Таким образом, в экологических системах от одних звеньев трофических цепей к другим циркулируют питательные вещества и энергия. Следует иметь в виду, что передача энергии осуществляется практически в одном направлении ‒ от автотрофов к гетеротрофам.

Виды приспосабливается и к определенной пище, и к тому, чтобы быть съеденными. Второе кажется парадоксальным. Но в подтверждение можно привести пример. Как удав переваривает целиком проглоченного кролика? Оказывается, что главная роль в этом принадлежит лизосомам клеток самого кролика. Лизосомы – органеллы эукариотических клеток, которые расщепляют белки, нуклеиновые кислоты и другие сложные вещества на более простые. Соляная кислота желудка удава проникает в клетки кролика и разрушает оболочку лизосом, выпуская в цитоплазму особые ферменты, которые разрушают белки в клетках кролика. По существу, тело кролика сначала переваривается собственными ферментами, а затем его усваивает организм удава[7].

Если какая-либо популяция достигает состояния, при котором возможно ее уничтожение, то в клетках составляющих ее организмов включаются механизмы, которые вырабатывают повышенное количество половых гормонов, выше обычного возрастает плодовитость самок. Такие меры способствует скорейшему восстановлению популяции.

Напротив, когда численность популяции избыточно, между организмами учащаются конфликты, стрессовые ситуации. Поэтому возрастает гибель от ран, полученных в столкновениях с конкурентами своего же вида. Также падает плодовитость самок, рождается больше организмов, страдающих отклонениями от нормы.

В развивающейся экологической системе низкоорганизованные виды постепенно заменяются высокоорганизованными. Наиболее яркий пример являет пустое поле. Сначала оно зарастает сорняками, впоследствии их вытесняют цветы. Затем помимо цветов начинают расти сначала кустарники, а потом и деревья. Растительность становится все более разнообразной. На месте прежде пустого поля вырастает густой лес.

Одним из свойств экологических систем является их устойчивость ‒ способность противодействовать разрушительным воздействиям. Если в экосистеме цепи питания длинные, то погибшую популяцию могут заменить другие, близкородственные. Длинные цепи возникают в экосистемах с большим биологическим разнообразием.

Более разнообразные экологические системы являются и более устойчивыми.

НООСФЕРА

 

В 1927 году французские ученые математик и философ Эдуард Леруа (1870 ‒ 1954) и геолог, палеонтолог и католический философ Тейяр де Шарден (1881 – 1955) предложили понятие «ноосфера[8]». Этим словом они назвали современную стадию развития биосферы. Вернадский оценил важность этого понятия, но обогатил его содержание.

Человеческая мысль благодаря научным достижениям последних столетий стала мощной геологической силой. Она становится сопоставимой с мощью природных стихий, а в будущем сможет превзойти их воздействия. Такая тенденция может оказаться очень опасной для всей биосферы, если сохранит свою разрушительную направленность. Но воздействие человека на биосферу может оказаться и благотворным, преобразующим. И именно в такое будущее человечества глубоко верил Вернадский и писал о нем в 30-е годы XX века. Он и назвал биосферу, преображенную человеческим разумом, ноосферой. Подобный оптимизм великого русского ученого встретил сильные сомнения научного сообщества того времени.

Ноосфера ‒ сфера разума, сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.

Какая тенденция в преобразовании биосферы возобладает, разрушительная или созидательная, зависит от самого человечества. Сможет оно победить внутренние противоречия, преодолеть войны, насилие, эксплуатацию, тогда свершит преображение всего жизненного пространства планеты. Если не сможет, то приведет все живое на Земле к катастрофе.

Единство человечества составляет важнейшее условие образования ноосферы.

Человеку необходимо строить новые отношения с природой, учиться жить с ней в гармонии, оставить в прошлом свои стремления ее покорять. Но для этого в мировом масштабе должны победить новое мировоззрение, новая нравственность.

Важнейшие положения темы № 15

«Биосферный уровень организации материи»

Понятием «биосфера» обогатил науку австрийский геолог Эдуард Зюсс. Он обозначал этим словом совокупность всех живых организмов на Земле. Владимир Иванович Вернадский обогатил это понятие, понимая под биосферой как весь мир живых существ, так и среду его обитания.

Биосфера ‒ живое вещество планеты Земля и преобразованная им окружающая среда.

Границы биосферы – это границы существования жизни. В атмосфере она проходит на высоте около 20 км, где находится озоновый слой, который поглощает губительное для жизни ультрафиолетовое излучение Солнца. В литосфере граница биосферы уходит на глубину до 3 км: при бурении нефтяных скважин на этой глубине были найдены бактерии. В гидросфере жизнь простирается до глубины Марианской впадины – до 11 км ниже уровня Мирового океане. Таким образом, биосфера Земли включает в себя всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхние слои литосферы.

В систему биосферу входят несколько элементов.

1. Живое вещество ‒ вся совокупность живых организмов.

2. Биогенное вещество ‒ продукты жизнедеятельности живых организмов: нефть, известняки и т.д.

3. Косное вещество ‒ вещество, образование которого не связано с жизнедеятельностью организмов.

4. Биокосное вещество – вещество, которое образуется в результате совместных процессов в живой и неживой природе. Например, к нему относятся почва, ил, океаническая вода.

Биосфера является открытой системой, обменивается веществом и энергией с окружающей средой. Жизнь биосферы осуществляется за счет поступления солнечной энергии.

Экология ‒ наука о взаимосвязи живых организмов и окружающей среды.

Основные понятия экологии: ареал, экологическая ниша, биоценоз, биогеоценоз и другие.

Ареал ‒ территория, на которой живет и развивается определенный вид или сообщество животных и растений.

Экологическая ниша ‒ совокупность параметров среды, которые определяют условия существования какого-либо вида.

Биоценоз ‒ совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих участок суши или водоема.

Биогеоценоз ‒ сообщество живых организмов и косных компонентов среды в пределах одной территории, связанные между собой обменом веществ и потоком энергии.

Основные законы экологии: закон минимума Либиха, закон толерантности Шелфорда, закон пирамиды энергий Линдемана, закон конкурентного исключения Гаузе и другие.

Юстус Либих сформулировал закон минимума, который также называется законом Либиха.

Закон минимума. При одновременном воздействии на организм нескольких факторов выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Виктор Эрнест Шелфорд сформулировал закон лимитирующего фактора, или закон толерантности. Под толерантностью понимается способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды.

Закон толерантности. Существование вида определяется диапазоном минимального и максимального экологического воздействия.

Раймонд Линдеман установил правило, которое называется также законом пирамиды энергий.

Закон пирамиды энергий. Только часть, приблизительно 10% энергии, поступившей на определенный трофический уровень, передается организмам, находящимся на более высоком уровне.

Георгий Францевич Гаузе на основе экспериментов с простейшими сформулировал закон конкурентного исключения, или закон Гаузе.

Закон конкурентного исключения. Два вида не могут существовать на одной территории в одно и то же время, если их потребности полностью совпадают.

Среда, окружающая живые организмы, обладает широчайшим разнообразием, которое составляет совокупность экологических факторов.

Экологические факторы ‒ элементы среды, которые воздействуют на живые организмы.

Элементарной единицей биосферы является экологическая система. Например, озеро, река, болото, луг, лес, поле.

Живая часть экосистемы представляет собой совокупность организмов, которые условно можно разделить на три большие группы.

1. Производители преобразуют неорганические вещества в органические. К ним относятся растения, сине-зеленые водоросли, некоторые виды бактерий.

2. Потребители используют готовые органические вещества. Потребители первого порядка ‒ травоядные животные ‒ питаются веществами растительного происхождения. Потребители высших порядков ‒ плотоядные животные ‒ с пищей получают вещества животного происхождения.

3. Разрушители разлагают останки мертвых организмов до простых органических и неорганических веществ. К ним относятся некоторые виды бактерий и грибов. Они тоже являются гетеротрофами.

В развивающейся экологической системе низкоорганизованные виды постепенно заменяются высокоорганизованными.

Более разнообразные экологические системы являются и более устойчивыми.

Эдуард Леруа и Тейяр де Шарден предложили понятие «ноосфера».

Ноосфера ‒ сфера разума, сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.

Единство человечества составляет важнейшее условие образования ноосферы.

Человеку необходимо строить новые отношения с природой, учиться жить с ней в гармонии, оставить в прошлом свои стремления ее покорять. Но для этого в мировом масштабе должны победить новое мировоззрение, новая нравственность.

Вопросы для самоконтроля

1. Кто ввел в науку понятие «биосфера»?

2. Что понимал под биосферой Владимир Иванович Вернадский?

3. Каковы границы биосферы?

4. Назовите элементы вещества биосферы.

5. Что изучает экология?

6. Что такое ареал?

7. Что такое экологическая ниша?

8. Что такое биоценоз?

9. Что такое биогеоценоз?

10. Сформулируйте закон минимума Либиха.

11. Сформулируйте закон толерантности Шелфорда.

12. Сформулируйте закон пирамиды энергий Линдемана.

13. Сформулируйте закон конкурентного исключения Гаузе.

14. Что такое экологический фактор?

15. Что такое экологическая система?

16. Приведите примеры экологических систем.

17. Назовите три большие группы живых организмов, различающиеся по их роли в жизни биосферы.

18. Что такое трофические цепи?

19. В каком направлении происходит смена видов в развивающейся экологической системе?

20. Как связано разнообразие экологической системы с ее устойчивостью?

21. Что такое ноосфера?

22. Каково важнейшее условие образования ноосферы?

Контрольные вопросы

1. Почему при переходе с более низкого уровня трофической цепи на более высокий уровень происходит потеря части энергии?

2. Один из парадоксальных научных выводов заключается в том, что виды приспосабливаются к тому, чтобы быть съеденными. Приведите пример.

3. Как популяция поддерживает на определенном уровне численность составляющих ее организмов?

Литература к семинару по теме № 15

«Биосферный уровень организации материи»

Основная литература

Бабушкин А. Н. Современные концепции естествознания. СПб., Лань, 2000. С. 174 – 195.

Данилова В. С., Кожевников Н. Н. Основные концепции современного естествознания. М., Аспект Пресс, 2001. С. 132 – 133.

Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. М., ИВЦ «Маркетинг»; Новосибирск, ЮКЭА, 2000. С. 754 – 790.

Дополнительная литература

Горелов А. А. Концепции современного естествознания. М., Центр, 1998. С. 106 – 115.

Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания. М., Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. С. 311 – 320.

Методические рекомендации для подготовки к семинару по теме № 15 «Биосферный уровень организации материи»

Гелиобиология. При раскрытии этой темы важно подчеркнуть, что в теории гелиотараксии нет элементов мистики. Она основывается только на исследовании физических процессов.

Русский биофизик Александр Леонидович Чижевский обнаружил воздействие Солнца на процессы, происходящие в биосфере Земли. Он исследовал статистику, связанную с эпидемиями гриппа, холеры и другими заболеваниями, например, конъюнктивитом. Оказалось, что их интенсивность связана с активностью Солнца – с образованием и распадом в атмосфере Солнца магнитных полей.

Из газет Чижевский узнал, что известны случаи, когда в Альпах гибнут люди и животные при хорошей погоде и без всякого насилия. Чижевский был физиком. Поэтому он предположил, что в основе этих непонятных случаев лежат физические явления, а именно – электромагнитные. Для исследования этих явлений были необходимы приборы, измеряющие малые электрические величины. В то время таких еще не было, и Чижевский их сконструировал.

В тех районах Альп, где происходили непонятные явления, Чижевский зафиксировал значительное повышение количества положительно заряженных частиц. Так ученый установил причину гибели людей и животных – воздействие положительно заряженных частиц.

В ходе дальнейших исследований Чижевский обнаружил пагубное воздействие на живые организмы внешнего магнитного поля. Стало ясно, что во время вспышек солнечной активности увеличивается поток заряженных частиц, идущих от Солнца к Земле. Это увеличение является причиной эпидемий и пандемий.

Наука о механизмах влияния солнечной активности на большие массы людей получила название гелиотараксии. Чижевский сформулировал основной закон этой науки: состояние предрасположения к поведению человеческих масс есть функция энергетической деятельности Солнца.

При раскрытии этой темы интересно рассказать о дружбе маститого ученого Константина Эдуардовича Циолковского и юного Чижевского.

Учение Тейяра де Шардена. При раскрытии темы следует подчеркнуть, что Тейяр де Шарден был выдающимся французским философом и теологом, а также крупным ученым ‒ палеонтологом, антропологом. Он объединил христианское учение и теорию космической эволюции.

Тейяр де Шарден полагал, что неизбежно утверждение на Земле «сверхжизни». В этом проявится поступь мировой эволюции. Образование «коллективного общеземного разума» ‒ цель развития Природы.

При раскрытии темы интересно показать, какое влияние на взгляды Вернадского оказали Леруа и Тейяр де Шарден и как русский ученый развил идеи своих французских коллег.

 

[1] От греческих слов bios – жизнь, sphaira – оболочка.

[2] От греческих слов βίος ‒ «жизнь» и κοινός ‒ общий.

[3] От греческих слов βίος ‒ жизнь, γη ‒ земля и κοινός ‒ общий.

[4] От греческих слов óikos ‒ жилище, местопребывание и σύστημα ‒ система.

[5] http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0aa16c08-ad07-4cf2-b53b-047d0bf26d18/Metod_mat/help/sin_eco/str9.htm

[6] От латинского слова consumе ‒ употреблять.

[7] Стародубцев В. А. Концепции современного естествознания. Томск, 2002. Глава 6. Эволюция биосферы.

[8] От греческих слов νόος ‒ разум, σφαῖρα ‒ шар.