Основные этапы развития биосферы.Этапы эволюции биосферы: синтез простых органических соединений, биогенез, антропогенез, техногенез и ноогенез.

Лекция 2

Биосфера

Вернадский и биосфера.
Общая характеристика биосферы.
Фотосинтез и круговорот веществ
Основные этапы развития биосферы
Строение биосферы
Биогеоценоз
Общая характеристика биогеоценоза
Круговорот веществ в биогеоценозе
Глобальные экологические проблемы
Взаимоотношения общества и природы
Охрана природы
Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.

Вернадский и биосфера. Впервые термин «биосфера» встречается в работах величайшего французского натуралиста и мыслителя Жана Батиста Ламарка (1744–1829), изучавшего ботанику, зоологию и геологию. В его научных трудах термин «биосфера» обозначал область жизни и влияния живых организмов на процессы, происходящие на земле.

Австрийский геолог и палеонтолог Эдуард Зюсс (1831–1914) вновь после Ламарка ввел в науку термин «биосфера»,

Новую (уже третью) жизнь термину «биосфера» дал выдающийся русский (советский) ученый – геолог В.И. Вернадский (1863–1945), создавший в 20-х годах ХХ века современное учение о биосфере.

Изучая историю минералов и миграцию химических элементов в земной коре, В.И. Вернадский выявляет огромную роль живого вещества в геохимических процессах на нашей планете. Для изучения роли живого вещества в эволюции биосферы ему потребовались знания биологии, геологии, химии, на основе которых сформировалась новая наука – биогеохимия. Об исключительной роли живого вещества в биосфере В.И. Вернадский пишет в «Очерках геохимии», опубликованных в 1924 г. в Париже и в 1927 г. в Ленинграде. В 1926 г. выходит его книга «Биосфера», в которой представление биосферы как «тонкой пленки жизни», «живой оболочки» Земли оказалось очень своевременным, хотя и несколько опередившим время.

Учению В.И. Вернадский о биосфере сначала не было оказано должного внимания, но изучая последствия радиоактивного и химического загрязнения атмосферы, гидросферы и почв после второй мировой войны заставило ученых и политиков обратиться к учению Вернадского о биосфере, которое получило широкое распространение в западных странах, а затем и во всем мире.

В последние годы жизни Владимир Иванович Вернадский писал в дневнике: «человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится 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».

Понятие ноосферы (от греч. ноос – разум) было введено в XIX в. французским ученым Леруа и развито далее Тейяр де Шарденом (1881–1955). Они понимали под этим термином особую оболочку земли, рассматриваемую в качестве некоего «мыслящего слоя» над биосферой, в который включается индустриальное общество с атрибутами цивилизации (языком, религией и пр.).

В. И.Вернадский рассматривал ноосферу как новое геологическое явление на земле и человек в ней впервые становится мощной геологической силой.

Вернадский считал, что на данном этапе эволюции биосферы человек будет вынужден не только исправить возникшие в результате его деятельности нарушения в состоянии природы, но и предотвращать подобные нарушения в будущем.

В.И. Вернадский был уверен, что знание процессов, происходящих в биосфере, и разумная организация жизни и всей деятельности человечества приведут к созданию ноосферы на нашей планете. Однако необходимо отметить, что, кроме представлений о неизбежности перехода биосферы в ноосферу, изложенных в учении В.И. Вернадского о биосфере, в научном мире существуют и другие взгляды на перспективы развития биосферы.

В настоящее время ощутимые последствия научно-технического прогресса поставили под угрозу существование человечества на земле, привели к необходимости предвидения последствий человеческой деятельности во всех странах с целью сохранения биосферы, т.е. Жизни на земле.

Охрана биосферы должна быть заботой всего человечества, живущего на земле, и как руководителей государств, так и отдельных людей.

Каждому человеку надо знать строение биосферы, взаимосвязи происходящих в ней процессов и влияние деятельности человеческого общества на возникающие в биосфере изменения.

Общая характеристика биосферы. Биосфера (по в.и. Вернадскому) – оболочка земли, включающая как область распространения живого вещества, так и само это вещество.

Под живым веществом понимается совокупность всех организмов, населяющих землю.

Понятие биосферы несколько условно, так как кроме естественных мест существования органической жизни, создаются и искусственные (космические корабли, подводные лодки) «островки жизни».

Органическая жизнь сосредоточена в трех косных (неживых) географических оболочках – геосферах земли (литосфера, гидросфера и атмосфера).

К биосфере относится и человеческое сообщество с его производством.

Процессы, происходящие в геосферах земли, оказывают значительное воздействие на структуру и свойства живого вещества биосферы.

Само живое вещество, как показал В.И. Вернадский, производит существенное преобразование геосфер.

С появлением человечества на земле преобразующее воздействие многократно возросло и по некоторым оценкам в настоящее время достигло критического уровня.

Совокупность живых организмов, выраженная в массе на единицу площади (суши, акватории, дна водоема) или объема (воды, почвы, осадков), принято называть биомассой.

Понятие «живое вещество» биосферы эквивалентно биомассе всей земли. По современным оценкам сухая масса живого вещества биосферы, составляющая всего 2–3 трлн. Т, в тысячу раз меньше массы тропосферы, в десять миллионов раз – массы земной коры и в миллиард раз – массы земли. Распределение массы живого вещества (биомассы) в биосфере крайне неравномерно.

На океан приходится лишь 3% суммарной биомассы земли. Океан ежегодно производит живое вещество, масса которого составляет более четверти от суммарной продукции биосферы земли, оцениваемой величиной 230 млрд. Т.

Захороненное и накопленное за миллионы лет в осадочных толщах земной коры органическое вещество привело к образованию полезных ископаемых – каменного угля, нефти, газа, фосфоритов и др.

Фотосинтез и круговорот веществ – основные факторы существования биосферы.

Фотосинтез является единственным на земле процессом, в котором зелеными растениями из бедных энергией неорганических веществ (углекислого газа, воды, минеральных солей) с помощью солнечной энергии в огромных масштабах образуются сложные, богатые энергией органические соединения.

Все виды живых существ, обитающие на земле используют эти соединения, способные к разнообразным химическим превращениям, с одной и той же формой энергии химических связей – основой жизни всех других организмов биосферы. Любое проявление жизни на нашей планете связано с образованием и потреблением этой биохимической энергии.

Источник энергии для фотосинтеза (солнечная радиация) и главный инструмент фотосинтеза (живой организм) преобразуют углекислый газ, воду и минеральные соли в биохимическую энергию.

Фотосинтезирующие организмы – автотрофы (самопитающиеся), преобразуют энергию солнечного света в биохимическую энергию, запасая ее в виде энергии химических связей в сложных органических молекулах.

Другие организмы биосферы (большинство бактерий, грибы, животные), нуждающиеся для своего роста и развития в готовых органических соединениях, – гетеротрофы, т.е. Питающиеся другими организмами.

Кроме фотосинтеза, другим важнейшим для существования жизни процессом в биосфере является круговорот веществ, осуществляемый благодаря наличию в биосфере автотрофов, создающих органические вещества из неорганических, и гетеротрофов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения, пополняя запас последних в биосфере.

Фотосинтез и круговорот веществ – это два основных фактора существования биосферы земли.

Основные этапы развития биосферы.Этапы эволюции биосферы: синтез простых органических соединений, биогенез, антропогенез, техногенез и ноогенез.

1. Синтез простых органических соединений (химическая эволюция) в геосферах земли совершался под действием ультрафиолетовой радиации: метана, аммиака, водорода, паров воды. Начало этапа – 3,5–4,5 млрд. Лет.

2. Биогенез – преобразование косного вещества геосферы земли в живое вещество биосферы (образование высокомолекулярных органических соединений из простых соединений под действием геофизических факторов). Начало этапа – 2,5–3,5 млрд. Лет назад (появление живого вещества биосферы).

3. Антропогенез – появление человека и превращение его в социальное существо, формирование общественной организации человеческих сообществ в процессе производственной трудовой деятельности. Начало этапа – 1,5–3 млн. лет назад (появление человека).

4. Техногенез – преобразование природных комплексов биосферы в процессе производственной деятельности человека и формирование техногенных и природно-технических комплексов, т.е. Техносферы как составной части биосферы. Начало этапа – 10–15 тыс. Лет назад (появление городских поселений).

5. Ноогенез – процесс превращения биосферы в состояние разумно управляемой социально–природной системы (ноосферы), который осуществляются рациональным использованием природы, т.е. Рациональным природопользованием и устойчивым развитием мирового человеческого сообщества.

Строение биосферы. Современная биосфера наряду с живым веществом включает в себя полностью гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы.

Гидросфера. Эта геосфера представляет собой совокупность океанов, морей, озер, рек, подземных вод и ледников. Образует прерывистую водную оболочку земли, занимающую более 70% ее поверхности.

Масса гидросферы распределена крайне неравномерно: 98,3% ее составляет мировой океан, 1,6% связана в материковых льдах и лишь 0,1% приходится на воды материков.