М.Э. Гусельников, В.Н. Стройнова
Биоэкология

Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2002. – 104 с.

Предыдущая

Биосфера. Ее границы, состав, обменные процессы

          Учение о биосфере создано академиком В.И. Вернадским в двадцатом веке. В настоящее время биосферой называют оболочку Земли, в которой существуют живые организмы, растения, человечество в целом. В соответствии с системным подходом (рис. 1.3) следует рассматривать биосферу как систему и изучать ее связи с окружающей средой (космосом), то есть процессы обмена энергией, веществом и информацией. Биосфера представляет собой незамкнутую (открытую) систему. Кроме того, существуют обменные процессы внутри биосферы. И, наконец, биосфера является динамической системой, ее характеристики меняются во времени. Установлено, что биосфера претерпевает эволюцию.


          Известны следующие процессы обмена биосферы с окружающей средой:

1. Обмен энергией с космосом. Возможны следующие источники энергии для биосферы:

а) Солнце. Спектральный состав солнечного излучения очень широк от радиоволн до жесткого рентгеновского излучения;

б) другие звезды нашей Галактики;

в) солнечный ветер — поток электронов и протонов высоких энергий от солнечной короны;

г) межпланетное магнитное поле. На орбите Земли имеет малую напряженность около 8*10-4 Э и соответственно малую энергию;

д) космические лучи — поток заряженных частиц высоких скоростей и энергий. Значительно возрастает во время взрывов новых и сверхновых космических объектов.

В свою очередь Земля теряет тепловую энергию и постепенно остывает.

2. Обмен веществом. Возможные источники вещества для биосферы:

а) солнечный ветер — электроны и протоны высоких скоростей и энергий;

б) космические лучи — различные заряженные частицы;

в) межпланетная пыль, в том числе метеориты. Ежегодный прирост массы Земли за счет космической пыли составляет примерно 10 млн. т.

Земля также теряет вещество, в основном атмосферу.

Составные части биосферы представлены на рис. 2.1. Это нижняя часть атмосферы, гидросфера, литосфера (мощный поверхностный слой земли).


Источником существования биосферы является энергия

Каковы границы биосферы? К биосфере относятся те участки, где есть условия не только для выживания, но и для размножения живых существ, это поле существования жизни и поле устойчивости жизни. Условия, соответствующие полю устойчивости жизни, следующие:

1. Достаточные количества кислорода и углекислого газа. Количество кислорода в объеме атмосферы равно 20.95 %. Однако живые существа адаптированы к современному составу и давлению воздуха. Например, парциальное давление кислорода на высоте уровня моря составляет 160 мм рт. ст., на высоте 20 км оно уменьшается до 8.7 мм рт. ст. и его не хватает для нормального дыхания живых существ. Поэтому на высоте 20 км жизнь невозможна при том же процентном содержании кислорода в атмосфере. Парциальное давление углекислого газа на больших высотах (свыше 6 км) также уменьшается, поэтому растительность скудеет.

2. Достаточное количество жидкой воды. В целом на нашей планете воды гораздо больше, чем земли, площадь мирового океана составляет 79 % площади земного шара. В Антарктиде жизнь невозможна, в частности, из-за отсутствия воды в жидком виде.

3. Благоприятная температура. Она должна быть не слишком высокой, чтобы не свертывался белок (ниже +80 оС), и не слишком низкой. Антарктида лишена жизни из-за температур ниже –60 оС.


4. Живому существу необходим прожиточный минимум минеральных веществ. Недостаток их ощущается на больших площадях в океанах.

5. Соленость среды. Если концентрация солей примерно в 10 раз выше, чем в морской воде, жизнь невозможна. Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей 270 г/л.

В соответствии с выполнением данных условий  границы биосферы простираются от высоты 12.5 км в атмосфере (максимальная высота полета птиц) до глубины 10 км в литосфере. По другим литературным источникам возможны расхождения в пределах нескольких километров.

С одной стороны, организмы и вещество биосферы индивидуальны. Вспомните биологическое разнообразие видов на Земле, климатических зон, природных ископаемых, составляющих атмосферы. Живое вещество биосферы  весьма разнообразно. В настоящее время насчитывают около 1,5 млн. известных видов животных. За все время существования Земли их было больше миллиарда. Но, с другой стороны, для биосферы выполняется ЗАКОН ВЕРНАДСКОГО: все живое вещество Земли физико — химически едино. Другими словами, это означает качественное единство жизни на Земле, например: химические законы обмена веществ у мыши и человека одни и те же, описываются одними и теми же химическими реакциями, например: 2Н2О = 2Н2 + О2. Физические законы также универсальны и оказывают одинаковое влияние на организмы. Например, все живые организмы испытывают на себе действие силы тяжести и вес тела Р = mg. Или: повышение температуры приводит к ускорению химических реакций обмена веществ.

iv>

Круговорот веществ в биосфере

          Внутри биосферы организмы связаны с окружающей средой посредством энергетического обмена, обмена веществом и информационного обмена. Многократный обмен веществом, энергией и информацией называется КРУГООБОРОТОМ ВЕЩЕСТВА в биосфере. Кругооборот веществ идет в направлении, определяемом ПРАВИЛОМ ОСНОВНОГО ОБМЕНА: любая динамическая система использует приход вещества, энергии и информации в основном для самоподдержания и саморазвития. Этому правилу подчиняются и организмы, и популяции, и экосистемы, и биосфера в целом.

          Рассмотрим внутренние процессы обмена энергией и веществом в биосфере. Баланс солнечной энергии показан в табл. 2.1. Примерно 1 %  энергии преобразуется в химическую форму с помощью фотосинтеза, около 70 % преобразуется в тепловую форму, осадки, ветер. Спектральный состав солнечного излучения имеет большое значение для жизни на Земле. Полезны видимое излучение, тепловое (инфракрасное), частично — радиоактивное. Радиоактивное и ультрафиолетовое излучение в основном поглощается озоном в верхних слоях атмосферы. Без озонового слоя не было бы жизни. Большое значение имеют магнитное поле Земли и Солнца. Частицы, проникающие на Землю из космоса через атмосферу, оказывают влияние на жизнь. Ионы, элементарные частицы, γ-кванты и другие высокоэнергетичные частицы поступают через границу атмосфера — космос. Их количество увеличивается в периоды солнечной активности и взрывов звезд. Они в основном поглощаются атмосферой, проходит только малая часть, иначе жизнь на Земле прекратилась бы.


Живое вещество биосферы состоит из наиболее простых и наиболее распространенных в космосе химических элементов: О, N, С, Н.

БИОМАССА М — это суммарная масса особей вида или всех живых существ биосферы. М по отношению к объему (или площади) обитания называется плотностью биомассы. Измеряется в кг/м3 или кг/м2.  Биомасса распределена неравномерно. На суше преобладают растения, в океанах — животные (табл. 2.2).

Таблица 2.1.

Годовое распределение солнечной энергии в биосфере

Таблица 2.2.

Распределение биомассы на суше и в мировом океане

Классификация живого вещества в биосфере

Основные свойства живого вещества, отличающие его от неживого:

1.  Существует в биосфере в виде отдельных организмов. Как атом является единицей неживой материи, так организм — единица живой материи.

2.  Организовано в различные живые системы: экосистемы, популяции, сообщества.

3.  Жизнь существует в форме смены поколений.

>

4.  Наличие свободной энергии. Например, повышение энергии можно наблюдать при скоплениях саранчи массой в десятки миллионов тонн.

5.  Большее химическое разнообразие по сравнению с неживым веществом.

6.  Стремление заполнить все возможное пространство. Вернадский называл это «давлением жизни». Оно существует из-за способности к размножению.

В связи с огромным разнообразием возникает необходимость в классификации.

Автотрофами называют все живые организмы, которые берут нужные им вещества из окружающей их неживой материи. В основном используют энергию Солнца. Они кормят биосферу и питаются сами. Гетеротрофами называют организмы, питающиеся органическим веществом, сгенерированным другими организмами. Человек относится к гетеротрофам. Биомасса автотрофов больше, а их разнообразие меньше, чем гетеротрофов. Все взаимодействия осуществляются посредством кругооборота веществ.  Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами. Разные  способы питания осуществляются благодаря кругообороту веществ внутри биосферы.

Тест

1. Биосферу, в понимании земной  экологии, имеют  следующие планеты солнечной системы:

1. Венера.

2. Марс.

3. Нептун.

4. Ни один из ответов не является правильным. 

2. Каковы границы биосферы Земли?

1. От 40 км в высоту атмосферы до 11 км в глубину литосферы.


2. От 12.5 км в высоту атмосферы до 10 км в глубину литосферы.  

3. От 10 км в высоту атмосферы до 10 км в глубину литосферы.

3. Какие из перечисленных законов выполняются для биосферы Земли одновременно?

1. 1 и 2 законы термодинамики, закон Вернадского.

2. 1 закон термодинамики, закон экономии энергии.

3. Закон Вернадского, правило основного обмена. 

4. Биомасса гетеротрофов преобладает над биомассой автотрофов:

1. В биосфере.

2. В литосфере.

3. В гидросфере.  

4. В атмосфере.

5. Биомасса каких из живых существ преобладает в биосфере?

1. Автотрофов.

2. Гетеротрофов.

3. Миксотрофов.

6. Какой источник космической энергии наиболее важен для биосферы?

1. Излучение звезд.

2. Излучение Солнца.

3. Космические лучи.

4. Солнечный ветер.

Предыдущая

Источник: ekolog.org

Для биосферы характерны многочисленные круговороты веществ, в которых осуществляется массовый перенос твердых, жидких и газовых тел при различных температурах и давлениях. К источникам энергии, определяющим эти круговороты, относятся: солнечная энергия, энергия распада радиоактивных изотопов, приливное воздействие Луны и Солнца, гравитационная энергия собственной массы Земли, энергия гравитационной дифференциации, собственная энергия вращения планеты.

ачение этих источников в общем энергетическом балансе Земли резко неравномерно, что можно видеть в таблице 16. Главным источником энергии в биосфере Земли является Солнце, которое ежегодно на поверхность планеты доставляет 5,42-1024 Джоулей, что на несколько порядков превышает все другие источники энергии.
Основным источником энергии Солнца, согласно современным представлениям, являются термоядерные реакции в его недрах, при превращении обильного водорода в гелий:
Источником существования биосферы является энергия
где v означает нейтрино, у — гамма-квант.

Таблица 16 — Энергетический баланс Земли по Г. Брауну, 1981 (Вронский, Войткевич,


Приход энергии Джоулей в год Расход энергии Джоулей в год
Солнечное излучение 5,4-1024 Отражается непосредственно 1,91024
поверхностью Поглощается в биосфере с 3,5-1024
последующей рерадиацией Расходуется на фотосинтез О
( -д
Он
ос
Распад долгоживущих ра ~ 1021 Потеря тепла путем прово ~1021
диоактивных изотопов димости
Потеря путем конвекции
~1019
вулканизма, гидротерм Освобождается при земле 1018-1019
трясениях
Приливное торможение ~102и Приливная диссипация в 8-10’9
океанах
Гравитационная энергия при формировании коры Гравитационная потенци 1018-102°
~1019
Приливная диссипация в твердой Земле Энергия, необходимая для 1015-1016
~1017
альная энергия, при форми геомагнитного динамо
ровании внутреннего ядра Земли

4              2
При этом процессе не вся энергия (4Н — Не = me = Е) передается Солнцу, поскольку часть ее уносится нейтрино. Энергия, освобождаемая при образовании одного ядра гелия,
равна 26,2 Мэв. Мощность всей радиации Солнца оценивается величиной 3,86Т0 Ватт, из
1 Г1
которых только 1,7210 Ватт достигает поверхности Земли.
Из общего количества солнечной энергии 33% отражается облаками и поверхностью суши и моря или рассеивается частицами в верхней атмосфере, а 67% поглощается атмосферой и земной поверхностью. Кривизна поверхности Земли определяется ее фигурой, вследствие чего наибольший нагрев происходит в экваториальном поясе, а минимальный в полярных странах.


зличие нагрева в сочетании с вращением Земли приводит к образованию поясов низкого и высокого давления в атмосфере, между которыми возникает система ветров. Кинетическая энергия ветров на Земле оценивается величиной 3-10 Джоулей в год, что эквивалентно 10% поглощаемой солнечной энергии. Большая ее часть рассеивается в атмосферу-
Важным следствием атмосферной циркуляции является возникновение океанических течений и волн под влиянием механического воздействия ветров на водную поверхность. На образование волн расходуется около 10% кинетической энергии. Другая часть потери сол- нечной энергии 310 Джоулей в год расходуется на испарение воды в атмосферу и др. (рис. 19).

alt=»» />
Рисунок 19 — Диаграмма источников и направлений потоков энергии через земную поверхность, океаны и атмосферу в настоящее время. Цифры означают Джоули в год (Вронский, Войткевич, 1997)

Аккумуляторами солнечной энергии в биосфере выступают различные фотосинтезирующие растения. Продукты фотосинтеза прошлых геологических эпох в виде рассеянной органики и различного рода битумов захоронялись в разной степени в осадочных породах. Содержание органического вещества в современных океанических осадках составляет 0,7% на шельфе, 1,3% — на материковом склоне и 0,3% — на ложе океана. В докембрийских осадочно-метаморфических горных породах органическое вещество находится в пределах от 0,5 до 2,5% (Вронский, Войткевич, 1997). 

Источник: knigi.link

Самоочистка- возможность среды разрушать, переделывать или переводить в индифферентное состояние загрязняющие компоненты природного техногенного и бытового происхождения, которые к ней попадают.

Саморегуляция- возможность естественной системы к возобновлению внутренних свойств после кратковременного естественного или антропогенного влияния.

Стабильность биосферы — возможность биосферы сохранять свое состояние, противостоять внутренним возмущениям, включая любые антропогенные влияния, путем выработки в ней саморегулирующих механизмов.

Саморегуляция основана на принципе обратных связей отдельных составляющих естественных систем, подсистем и экологических компонентов. Так, например, искусственное или естественное влияние (полив, дождь, удобрения) привело к резкому росту еды для некоторых животных. Численность этой популяции быстро начала расти, они стали поедать весь корм, и вскоре, корма стало недостаточно и численность данной популяции, стала падать. В результате обратной связи поддерживается динамическое равновесие между потоками вещества и энергии в биосфере и отдельных ее частях. К саморегуляции относится и процесс самоочистки окружающей среды.

Очистка природной среды от органических загрязняющих веществ наступает в результате минерализации, а от неорганических — в результате химических реакций, которые превращают их в безвредные минеральные соединения. Некоторые высшие растения и микроорганизмы активно очищают среду от загрязнений, расщепляя не свойственные природе вещества.

 

Поток энергии к Земному Шару имеет три источника:

а) солнечная энергия; б) энергия земных недр; в) кинетическая энергия оборота Земли и ее спутника Луны как космических тел.

Самой главной частью в системе управления биосферой является энергия Солнца. Всю биосферу можно расценивать как единое естественное образование, которое поглощает энергию из космического пространства и направляет ее на внутреннюю работу. В биосфере энергия только переходит из одной формы в другую и рассевается в виде тепла. Особенностью поведения энергии в биосфере является ее односторонняя направленность — концентрированная энергия, пройдя ряд превращений, рассевается в виде тепла (рис. 3.1).

 
  Источником существования биосферы является энергия

 

Рис. 3.1.- Основные направления потоков энергии к Земному Шару.

 

Основными преобразователями энергии в биосфере являются живые организмы. Продуценты превращают свободную лучистую энергию Солнца (концентрированная энергия) в химически связанную, которая потом переходит (по пищевым цепям) от одних биосферной структуры к другим. При каждом переходе часть энергии превращается в тепло и рассевается в окружающем пространстве. Эффективность перенесения энергии в живом веществе достаточно низкая. При перенесении энергии от продуцентов к консументам первого порядка (травоядных животных) эффективность составляет всего 10%. Перенесение от консументов первого порядка к консументам второго порядка более эффективно – 20%.



Судьба годового притока солнечной энергии такова:

1. отражается — 30%;

2. прямо превращается в тепло — 46%;

3. испарение, осадки, — 23%;

4. ветер, волны, — 0,2%;

5. фотосинтез — 0,08%.

Таким образом, только небольшая часть солнечной энергии (» 1%), потрачена на фотосинтез, но именно она является источником всей жизни на Земле. Однако, те приблизительно 70% энергии Солнца, которые превращаются в тепло, идут на испарение, осадки, ветер не теряются по-дурацки, потому что эта энергия поддерживает нужную для жизни температуру, пускает в ход системы погоды, обеспечивает кругооборот воды, без чего невозможна жизнь на Земле. Нормальное функционирование биосферы возможно лишь при условиях, когда ничем не сдерживается поступление и передача концентрированной энергии и сток тепловой энергии.

Источник: studopedia.su

История возникновения термина

Эдуард Зюсс Впервые в биологии термин «биосфера» ввел ученый из Австрии Эдуард Зюсс в 1875 году. Теперь вы знаете, в каком году появился термин. Но задолго до того, как термин «биосфера» был введен Зюссом, его принципы впервые применил и подробно сформулировал французский исследователь Жан Батист Ламарк. Правда, название термина у Ламарка было другим.

Биосфера, что в переводе с греческого языка означает «сфера жизни», рассматривалась как система живых организмов, существующая в тесном контакте с минеральными элементами и подверженная их влиянию. И только советский академик и философ Вернадский учел факторы, оказывающие влияние на формирование всего окружающего мира.

Благодаря этому считается, что этот ученый – автор и создатель функционального учения о сущности биосферы, которое признано сегодня во всем мире. Он впервые ввел в науку многие определения, которыми пользуются ученые всего мира, в том числе и представление об иерархической структуре биосферы. Вернадский писал, что живое вещество оказывает заметное влияние на процесс преобразования планеты и ее строение. Он подробно описал состав и функции биосферы.

Где расположена биосфера

Рассмотрим, что входит в биосферу. Пределы биосферы в глубину поверхности Земли простираются на многие километры. Вся толща вод морей и океанов наполнена живыми организмами вплоть до самых глубоких впадин. Верхняя граница существования живых организмов находится примерно на высоте 45 километров от поверхности и ограничена озоновым слоем. Он играет важную роль в существовании биосферы, защищая земную поверхность от губительного космического излучения, убивающего все живое.

Наука считает, что биосфера состоит из трех оболочек:

  1. литосферы;
  2. гидросферы;
  3. атмосферы.

Источником существования биосферы является энергия

Литосфера как самая плотная составляющая оболочки биосферы начинается у поверхности Земли и простирается на несколько километров вниз. Это геологическая оболочка в составе биосферы. Зона обитания живых организмов под землей ограничена. С увеличением расстояния от поверхности температура увеличивается. На определенной глубине жизнь невозможна из-за слишком высокой температуры и давления.

Гидросфера как среда, занимающая большую часть земной поверхности, состоит из воды. Вся водная масса, входящая в биосферу, неравномерно насыщена живыми организмами. Больше всего их находится у поверхности, вблизи суши и на дне.

Когда говорят об атмосфере, в основном подразумевают слои от верхушек деревьев до нижнего края озонового слоя. Это оболочка, имеющая самую малую плотность. В состав биосферы не входят слои атмосферы, расположенные выше озонового слоя.

Биосфера и ее составляющие

Биология полагает, что биосфера включает в себя четыре вида вещества. Вот какие виды определяют состав и строение биосферы:

  • Живое – общность всех организмов, населяющих планету.
  • Биогенное – неживой материал, образованный в процессе жизнедеятельности организмов. Примером может послужить уголь или нефть.

    Янтарь — биогенное вещество:

    Источником существования биосферы является энергия

  • Косное – имеет неорганическое происхождение. Образование этого вещества никак не связано с живыми организмами.
  • Биокосное. Субстанция, объединяющая живую и неживую материю. В качестве примера можно назвать ил на дне водоемов или почву.

Эти вещества составляют биосферу. Кроме них, биосфера включает в свой состав:

  • вещества космического происхождения;
  • радиоактивные элементы;
  • рассеянные атомы, образующиеся при расщеплении веществ под действием космического излучения.

Под биосферой понимают общность всех живых организмов планеты. Землю населяет около 3 миллионов видов разнообразных живых существ. Попробуйте, охарактеризуйте их! Можно растеряться от такого разнообразия! О существовании многих из них мы даже не представляем. Они обитают в различных условиях, что делает их непохожими друг на друга. Организмы взаимодействуют между собой в границах отдельных биогеоценозов. А схема строения биосферы представляет собой структуру, организованную в виде множества биогеоценозов. Другими словами, в состав биосферы входят биогеоценозы. Их состояние является необходимым условием существования и развития биосферы. Поэтому биогеоценозы называют кирпичиками, из которых состоит биосфера планеты. Биосфера – это совокупность всех биогеоценозов планеты. Все составляющие биосферы важны. Если один из них будет поврежден, то и все здание станет менее устойчивым. На биосферу в целом влияет состояние каждого биогеоценоза.

Происхождение и развитие жизни на Земле

Существует множества версий, откуда появилась живая оболочка Земли. Так как достоверной информации нет, называется великое множество версий. Одни полностью уверены в божественном происхождении. Другие считают, что это, в общем, было редчайшим совпадением, создавшим из набора неживых элементов живой организм. Третьи полагают, что предки всего живого на нашей планете прибыли из космоса.

Есть даже полуфантастическая версия, что исследователи из другой галактики прибыли на Землю, выбирая место для основания новой колонии. Они решили, что планета малопригодна, и, улетая, оставили мусор. Биологические остатки, присутствующие в нем, послужили основой для зарождения жизни на Земле.

Если у вас есть свой вариант, того, как протекал этот процесс, опишите и поясните его. Он имеет такое же право на существование, как и предыдущие. Это вопрос философии.

Какую же версию можно считать достоверной? Как все происходило на самом деле, никто точно не знает Известно только, что родиной предков всех живых организмов, в том числе и человечества, является Мировой океан.

Опишем кратко, как возникла и развивалась жизнь на Земле.

Глобальные процессы, вызвавшие появление и распространение живых организмов, начались в гидросфере. Затем жизнь из этой оболочки биосферы распространилась на сушу. Дальнейшее преобразование довершили процессы, протекающие в биосфере. Появившиеся наземные растения начали активно преобразовывать состав атмосферы и ее строение, делая планету все более пригодной для жизни сложных организмов. Менялся химический состав биосферы. Путем фотосинтеза происходила выработка кислорода, необходимого для дыхания животных. В верхних слоях атмосферы часть кислорода превращалась в озон, который послужил защитой от космической радиации.

В первичной атмосфере планеты, при мощных электрических разрядах, а также под действием утра фиолетового излучения и высокой радиации могли образовываться органические соединения, которые накапливались в океане

Источником существования биосферы является энергия

Биосфера включает в себя и человечество – венец природы. Роль биосферы для существования людей как биологического вида важна. Люди являются достаточно разумными, чтобы целенаправленно видоизменять окружающую среду, делая ее более пригодной для своего обитания.

Созданная природой система совершенна, но стоит задуматься, вечна ли она?

Активное воздействие на элементы биосферы оказывают антропогенные факторы, далеко не всегда положительно влияющие на окружающую среду. Мы уничтожаем других представителей биосферы на Земле, загрязняем атмосферу и Мировой океан, создаем электромагнитные излучения, меняем климат. Последствия техногенные катастроф, происходящих на планете со второй половины прошлого века, приходится преодолевать десятилетиями. Нарушена экология. Созданное людьми оружие массового поражения, если будет пущено в ход, способно уничтожить жизнь на Земле.

В данный момент человеческая деятельность несет угрозу существованию не только своего вида, но и всего живого. Если не принимать меры, то будущего у человечества нет. Какой же выход есть из этой ситуации?

В. И. Вернадский Выход впервые предложил все тот же В. И. Вернадский. Он предположил, что будущее биосферы определяется человеком. Он создаст новую систему, комфортную для совместного проживания, развития и размножения живых организмов. Для этой новой среды он использовал определение «ноосфера». Для формирования ноосферы необходим ряд условий:

  1. расселение человека разумного по всей территории планеты и его господствующее положение над другими биологическими видами;
  2. революция в развитии средств связи и возможность быстрой коммуникации между любыми точками планеты;
  3. возможность появления и активного использования атомной энергетики;
  4. в мировом сообществе преобладают демократические установки, дающие широким народным массам реальные рычаги управления;
  5. внушительная часть населения планеты вовлечена в научную деятельность.

Возможно, некоторые пункты звучат наивно, но не будем забывать, что данные постулаты были выдвинуты много десятилетий назад человеком, который исследовал глобальные процессы развития человечества и среды его обитания.

Другое направление, в котором движется человечество, это попытки самостоятельного создания биосферы. Известно, что биосфера является открытой системой в экологии, которая требует постоянного притока солнечной энергии, а сама выделяет тепло. И биосфера, что будет создана искусственно, предполагает автономное существование во враждебной для человека среде. И ее строение должно способствовать решению этой задачи.

Значение биосферы для человечества огромно. Мы не способны выжить без нее. К. Э. Циолковский ввел в научную литературу, посвященную освоению космоса, идею их создания. Такой системой является искусственная биосфера. Это понятие впервые употребил Циолковский. Если воссоздать ее на другой планете, толщина биосферы обеспечит условия, позволяющие человеку выжить. Пока получить независимую биосферу не удалось, но исследования в этом направлении продолжаются.

Искусственная биосфера

Источником существования биосферы является энергия
Источником существования биосферы является энергия

Каждый человек бережно относится к своему дому, автомобилю, заботится о детях. Биосфера, что нас окружает, – это тоже наш дом. Мы обитаем в нем и пользуемся его благами. Но если его разрушить, нам негде будет жить, из чего делаем вывод, что следует беречь этот дом, чтобы можно было передать его своим потомкам. И он будет чист и прекрасен.

Источник: ecobloger.ru

Лучистая энергия Солнца – главный источник энергии, определяющий тепловой баланс и термический режим биосферы земли. При этом следует заметить, что земля получает лишь 5× 10¹º -ю часть общей, излучаемой солнцем, энергии.

Источник и качество доступной энергии определяет характер функциональных процессов, протекающих в экосистеме. Существует по опр. Ю. Одума четыре фундаментальных типа экосистемы по преобладанию энергетики биосферы:

1. Несубсидируемые природные, получающие энергию от солнца.

Примеры: открытые океаны, высокогорные леса. Они почти не получают дополнительную энергию, помимо солнечного света, и занимают огромные площади, покрывая почти 70 % площади земного шара. Это основной “модуль жизнеобеспечения”, гомеостаз, стабилизирующий и поддерживающий условия на “космическом корабле”, имя которому Земля. Именно здесь ежедневно очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот вода, формируются климатические условия. Это еще эстетические ценности беспредельного океанического пейзажа, величие нетронутого леса и др.

2. Получающие энергии от солнца, но с естественной энергетической субсидией.

Это природные системы, обладающие естественной плодородностью и характеризующиеся не только высокой поддерживающей способностью, но и производящие излишки органического вещества, которые могут выноситься в другие системы или накапливаться. Примеры дополнительной энергии: энергия приливов, прибоя, течения рек, ветры, дожди и др.

3. Получающие энергию от солнца, субсидируемой человеком.

Примеры: агросистема, аквакультура. Это системы, производящие продукты питания и волокнистые материалы и получающие дотации в форме горючего (или других формах), поставляемого человеком. Это энергия тратится на возделывание, орошение, удобрение, селекцию и борьбу с вредителями. Это тракторное горючее, мышечное и нервное усилие человека. Человек старается направить как можно больше энергии на производство продуктов питания, которые он может немедленно использовать, а природа обычно распределяет продукты фотосинтеза между многими видами и веществами и накапливает энергию “на черный день”; это, так называемая, “стратегия повышения разнообразия в целях выживания”.

4. Промышленно-городские системы, получающие энергию топлива. Примеры: города, пригороды, индустриализованные зеленые зоны. Это системы, в которых генерируется наше богатство, а также загрязняющие природу вещества. Главным источником энергии здесь, служит не солнце, а топливо. Эта система зависит от экосистем первых трех типов, использует их, получая продукты питания и топливо. Это система отличается двумя особенностями: первая — огромная потребность в энергии плотно населенных индустриально-городских районов, где люди живут на небольшой площади городов; вторая полная замена энергообеспеченностью всех функциональных экосистем.

Источник: studopedia.ru