Наука о биосфере называется
БИОСФЕРА
греч. bios — жизнь, sphaira — шар) — область жизни на Земле. Существование на нашей планете особой естественной реальности — сферы жизни — отмечалось в науке уже в конце 18 — начале 19 вв. (например, Ламарком), но впервые термин Б. был использован в 1875 австрийским геологом Э. Зюссом для обозначения всех живых организмов, населяющих Землю. В настоящее время существуют по крайней мере четыре понимания Б.: 1) совокупность всех организмов; 2) область современной жизни; 3) особая оболочка Земли, включающая наряду с организмами и среду их обитания; 4) выражение и результат исторического взаимодействия живого и неживого. В философском смысле особый интерес представляет разработка понятия Б. Вернадским, который предал ему несколько иной смысл по сравнению с его естественнонаучным толкованием. Для обозначения совокупности населяющих Землю организмов он ввел термин «живое вещество», а Б. стал называть всю ту среду, в которой оно находится, т.е. всю водную оболочку Земли, где на самых больших глубинах Мирового океана существуют живые организмы; нижнюю часть атмосферы, в которой обитают насекомые, птицы и человек, и верхнюю часть твердой оболочки Земли, в которой живые бактерии встречаются в подземных водах на глубине до 2 км.
Б. существует «пленка жизни», с максимальной концентрацией живого вещества; это поверхность суши, почвы, верхние слои вод Мирового океана. Между неживыми (косными) природными телами и живыми веществами идет непрерывный вещественный и энергетический обмен, выражающийся в движении атомов, вызванном живым веществом. В этом процессе и связанном с ним движении энергии проявляется планетарное, космическое значение живого вещества, которое связано с тем, что Б. является той единственной земной оболочкой, в которую непрерывно проникает космическая энергия. Живое вещество охватывает всю Б., создает и изменяет ее, однако по весу и объему оно занимает ее небольшую часть. Неживое вещество доминирует в структуре Б. По весу преобладают горные породы и в меньшей степени жидкая морская вода Всемирного Океана, а по объему — господствуют газы в большом разрежении. Появление человеческой жизни в Б. привносит изменения в ее динамику. Если живые организмы взаимодействуют трофическими (пищевыми) цепями и в результате изменяют живое вещество и энергию Б., то человек включается в связи Б. на основе трудовой деятельности. Полагается, что вначале человек осуществлял биосферную «технологию» (нахождение в природе готовых жизненных средств).
ганизация производства привела к новой форме отношения человека с Б. Человек тем самым выделил себя из природы и, как отмечал Вернадский, начал создавать культурную биогеохимическую энергию (земледелие, скотоводство). Таким образом, Вернадский пришел к выводу об эволюции Б. Земли, главным образом ее основной составляющей — живого вещества. Поэтому появление человека и его деятельность по изменению природной среды рассматривается как закономерный этап эволюции Б. Этот этап должен привести к тому, что под влиянием научной мысли и коллективного труда Б. Земли должна перейти в новое состояние, которое он предложил назвать ноосферой.
А.В. Барковская
Источник: Новейший философский словарь
Источник: terme.ru
Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни
- Наличие CO2 и кислорода;
- вода – источник жизни на земле, присутствие, как пресных водоемов, так и соленых;
- регуляция температуры: отсутствие резких перепадов, сверхвысоких и низких показателей;
- обеспечение всего живого продуктами питания;
До сих пор нет единого определения. Существует три версии, что такое биосфера:
- Общая масса всех живых существ, которые обитают в оболочках земли, является биосферой.
- Организмы и места их жизнедеятельности вместе составляют биосферу.
- Это следствие продолжительной жизни существ, обитавших задолго до наших дней.
Ученые-геологи считают правильной первую точку зрения, так как другие не имеют теоретического подкрепления.
Биосфера простилается по всей поверхности Земли (горы, поля, реки, моря, океаны) и создает условия для жизнедеятельности всех организмов. Человек также является составляющим звеном.
Границы
Чем определяются границы распространения биосферы?
Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.
Где проходят границы биосферы?
Атмосфера – воздушный слой земного шара, состоит из азота, кислорода, диоксида углерода и др. Она защищает Землю от перегрева, действия космической радиации, ультрафиолета, метеоритов. В составе атмосферы выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу.
Тропосфера (озоновый слой земли) является верхней границей биосферы, находится на высоте 20 км.
Стратосфера – располагается на высоте 50 км над уровнем моря, воздух разжижается, нагревается, увеличивается концентрация озона, условия становятся непригодными для жизни.
Ионосфера – поверхностный слой атмосферы, поддается воздействию космического излучения, поэтому сильно ионизированный.
Литосфера – земная кора, твердый слой, который уходит на глубину 200км. К биосфере относится верхний шар, населенный живыми организмами. Нижняя граница по литосфере достигает 4км, глубина где были найдены бактерии. Опускаясь ниже, температура возрастает, достигая 100 градусов, что несовместимо с существованием живых организмов, происходит денатурация белка, все живое – гибнет.
Гидросфера – совокупность наземных и подземных вод. Это одна из оболочек нашей планеты, которая окружает материки и острова, составляет 70% поверхности земного шара. Нижняя граница биосферы расположена на глубине около 11 км. (в области Тихого океана).
Слои биосферы
Эубиосфера – основная прослойка биосфера. 99,9% живых существ постоянно населяют данный слой. Ширина эубиосферы 12-17км.
Парабиосфера, метабиосфера – соответственно верхний и нижний слои бисоферы, куда жизнь попадет случайно, заносится из эубиосферы.
Апобиосфера и абиосфера — самый верхний и самый нижний слои, куда жизнь не может попасть даже случайно.
В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:
- Аэробиосферу (жизнь осуществляется за счет атмосферной влаги и солнечной энергии, от верхушек деревьев до стратосферы);
- геобиосферу (организмы населяют почву, поверхность суши, деревья);
- гидробиосферу (все водные структуры заселенные гидробионтами, исключая подземные воды).
Структура биосферы и ее состав
Живое вещество Вернадский описывал как общее число всех живых организмов населяющих планету в данный период времени.
Основные свойства:
- В нем сосредоточено огромное количество энергии;
- скорость течения реакций в живом организме быстрее, чем в искусственно созданных условиях;
- составляющие живого вещества стабильны только в жизнеспособном организме;
- возможность существовать в разных условиях, заполняя все пространство. Это явление Вернадский назвал «всюдностью жизни»;
- отдельные особи всегда являются частью экосистемы;
- живое вещество эволюционирует, приобретает новые свойства, адаптируется к изменчивости внешней среды.
Биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живого. В процессе жизни организмы пропускают через себя многократно все составляющие биосферы, так образуются залежи нефти, газа, угля, торфа и др.
Косное вещество – формируется без участия живой материи (небиогенные горные породы, минералы).
Биокосное вещество – создается при взаимодействии живого и неживого (вода, приземная атмосфера, почва).
Живое вещество распределено не равномерно на просторах земли, ее концентрация увеличивается возле экваториальной плоскости, на полюсах планеты жизни мало.
Скопление живых организмов находятся на границах слоев биосферы: на дне океана – проходит граница между литосферой и гидросферой, в поверхностных водах Мирового океана – рубеж между гидросферой и атмосферой, на границе литосферы и атмосферы находится почва – место обитания микроорганизмов, насекомых, других животных. В этих местах создаются благоприятные условия для существования: высокая концентрация кислорода, доступ к солнечному свету, влага, питательные вещества.
Соотношение видов живых организмов показывает преобладание растительности, она занимает 99% от всего живого, животные – 1%, люди – 0,0002%.
Функции биосферы
Энергетическая – аккумуляция солнечного излучения в процессе фотосинтеза (переход энергии солнечного света с помощью пигментов растений в органические связи) и ее трансформация, с последующим распределением между всеми живыми организмами.
Газообразующая – поддержание стабильного газового состава атмосферы (выделение кислорода, поглощение диоксида углерода).
Концетрационная – сосредотачивают в теле химические вещества, образуя в дальнейшем полезные ископаемые.
Круговорот вещества в биосфере
Растения в процессе роста и развития используют минеральные вещества из почвы, адсорбируют воду с помощью корня, перерабатывают энергию Солнца, образуют органические вещества из неорганических, из атмосферного воздуха листьями поглощается диоксид углерода и выделяется кислород посредством фотосинтеза.
Животные и человек дышат кислородом, используют органические вещества образованные растениями. После смерти, скопление органических веществ растений и животных разлагается под действием микроорганизмов, и переходят в неорганическое состояние.
Процесс преобразования энергии и вещества начинается сначала – это и есть жизненный круговорот.
Источник: animals-world.ru
Живое вещество и его роль в биосфере
В учении о Б. центр. место принадлежит понятию «живое вещество», под которым В. И. Вернадский понимал совокупность всех живых организмов (животных, растений, микроорганизмов), численно выраженную в их элементарном химич.
ставе, массе и энергии. Наиболее важная функция Б. – регулярное воссоздание живого вещества, накапливающегося и удерживающего энергию. Все вместе взятые живые организмы почти за 2,5 млрд. лет истории Б., аккумулируя энергию Солнца и трансформируя её в земную химич. энергию (ту свободную энергию, которая способна производить огромную работу по перераспределению вещества земной коры и созданию новых химич. соединений), представляют планетарное явление космич. масштаба. «На земной поверхности, – писал Вернадский, – нет силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы взятые в целом. И чем более мы изучаем химич. явления биосферы, тем больше убеждаемся, что на ней нет случаев, где бы они были независимы от жизни. И так длилось в течение всей геологич. истории». Б. охватывает участки земной коры, которые в течение всей геологич. истории во все этапы эволюции жизни подвергались воздействию живого вещества. В них наряду с живым веществом и минер. веществами, в образовании которых живые организмы не принимают участия («косное вещество»), обязательно присутствуют биогенные и биокосные вещества. К биогенным относятся, напр., известняки, угли, нефть, кислород атмосферы, которые создавались и перерабатывались живыми организмами.
окосные компоненты Б. создаются при участии и организмов, и абиотич. факторов. Таковы почва, природные воды, тропосфера. Т. о., Б. представляется как единая динамич. система, в которой живое вещество неотделимо от окружающей неживой (косной) среды. Идеям Вернадского созвучна популярная в 1970–90-е гг. концепция «Гайи» (англ. инженер Дж. Лавлок и амер. микробиолог Л. Маргулис, 1975), в соответствии с которой жизнь на Земле можно представить как сложную саморегулирующуюся единую систему.
В разных природных условиях Б. сформирована в виде относительно самостоят. природных комплексов – экосистем или биогеоценозов. Осн. источником энергии для всех происходящих в Б. процессов является солнечный свет. Поверхности Земли достигает всего ок. 15% солнечной радиации, поступающей в верхние слои атмосферы, и только 0,1–1% этой энергии используется автотрофными организмами (гл. обр. зелёными растениями) для создания живого вещества при участии диоксида углерода и воды (т. н. чистой первичной продукции) в процессе фотосинтеза. Величина этой продукции оценивается в пересчёте на углерод примерно в 2,26· 1017 г в год, что соответствует ежегодному поглощению 1,15·1018 ккал (4,98·1018 кДж). Именно эта энергия, запасённая в форме химич. связей разнообразных химич. соединений, определяет жизнедеятельность всех остальных гетеротрофных организмов, обеспечивая их пищей и энергией. Для разрушения вещества пищи, роста и размножения животные используют кислород, выделяемый также зелёными растениями. Отмершие тела растений и животных служат пищей для микроорганизмов (организмов-деструкторов), разлагающих их до минеральных солей, диоксида углерода и воды. В свою очередь, эти простые соединения вновь используются растениями для создания органич. вещества (см. Трофическая цепь). Т. о. в Б. происходит круговорот углерода. Его осуществление за счёт использования постоянно поступающей солнечной энергии является условием непрерывного функционирования Б. как целостной системы. Постоянный обмен веществом и энергией между организмами и окружающей средой в ходе питания, дыхания и размножения и связанных с ними процессов создания, накопления и распада органич. вещества обеспечивает непрерывный поток атомов – биогенную миграцию, которая проявляется в форме биогеохимических циклов. Цикл углерода неотделим от круговоротов мн. других химич. элементов. Осн. элементами, входящими в состав любого живого организма (т. н. биогенные элементы), являются кислород (70%), углерод (18%) и водород (10%). Кальций, калий, азот, фосфор, кремний, марганец, сера, хлор, железо и натрий составляют 1,5–4%, а микроэлементы (их содержание определяется тысячными долями процента и ниже) – алюминий, цинк, молибден, кобальт, иод, бром и др. – всего лишь 0,4–0,5%, хотя их роль для организмов очень важна.
Разл. организмы способны извлекать из среды обитания практически все элементы периодич. системы и избирательно накапливать некоторые из них в количествах, иногда в сотни тысяч раз превышающих их содержание в окружающей среде. Напр., железобактерии аккумулируют железо; фораминиферы, мн. моллюски и кишечнополостные – кальций; диатомовые водоросли, радиолярии и хвощи – кремний; губки – иод; асцидии – ванадий; фиалки и грибы – цинк, и т. д. Содержание углерода в растениях в 200 раз, а азота – в 30 раз превышает их относит. количество в земной коре. Деятельность организмов обусловливает интенсивную миграцию атомов элементов с переменной валентностью – железа, марганца, серы, фосфора, хрома, азота. При этом создаются их новые соединения, происходит отложение сульфидов и минеральной серы, образование сероводорода и др.
Живое вещество распределено на Земле чрезвычайно неравномерно. Ок. 99% представлено растениями на суше; животные и др. организмы составляют менее 1% живого вещества. Масса фотосинтезирующих организмов в Мировом ок. примерно в 10000 раз меньше, чем на континентах. При этом скорость оборота биомассы в толще воды в 1000–2000 раз выше, чем растений – на суше. Поэтому биомасса гетеротрофов в океанах в 10–15 раз больше биомассы фитопланктона. Тем не менее, благодаря огромной разнице в массе растит. организмов на суше и в океане, первичная биологич. продукция на континентах, занимающих всего 1/4 поверхности Земли, составляет не менее 50% (по некоторым оценкам – до 60%) всей первичной продукции Б. Биомасса всей Б. оценивается в 1,8·1018 г (в пересчёте на сухое вещество).
В. И. Вернадский предложил различать два типа скоплений живого вещества в биосфере – плёнки и сгущения жизни. Плёнки жизни охватывают большие пространства, как, напр., планктон, осн. масса которого занимает сравнительно тонкий, но распространяющийся по всей поверхности Мирового ок. слой. Такой же плёнкой можно считать и бентос – совокупность организмов, обитающих на дне водоёмов. На суше одна плёнка жизни может быть представлена, напр., совокупностью организмов, обитающих в условиях с высокой степенью освещённости. Сгущения жизни связаны с наземной растительностью (дождевые тропич. леса, поймы рек) и мелководьями. Так, в прибрежных районах морей, где благодаря малым глубинам солнечный свет достигает дна, развивается мощный пояс водорослей-макрофитов. В этих прибрежных зарослях, называемых иногда морскими лесами, сочетание высокой освещённости с высоким содержанием элементов минер. питания обеспечивает образование первичной продукции в количествах, сопоставимых с наиболее продуктивными экосистемами суши. Особый случай прибрежных сгущений представляют коралловые рифы. В таких сгущениях достигаются макс. значения первичной продукции и, благодаря этому, обеспечивается наибольшее видовое богатство животного населения. Одним из самых мощных аккумуляторов живого вещества является почва, особенно её плодородный гумусовый горизонт. Для неё характерно обилие организмов, высокая плотность населения (масса животных в почве намного больше, чем на её поверхности).
Наиболее интенсивно биогеохимич. процессы идут в сгущениях жизни. В то же время в каждой конкретной экосистеме биологич. активность совокупностей организмов зависит от самых разных факторов. На суше она обусловлена в первую очередь сезонными колебаниями температуры, количеством осадков; в водных экосистемах, кроме света и тепла, важнейшее, часто решающее значение имеют гидрологич. особенности водоёма, от которых, в частности, зависит обеспеченность автотрофных организмов биогенными элементами. Распределение жизни на планете определяется прежде всего количеством поступающей на поверхность Земли солнечной энергии.
Практически весь кислород и азот атмосферы, диоксид углерода и многие др. природные газы являются производными живого вещества. Весь диоксид углерода атмосферы проходит через фотосинтез растений примерно за 200 лет; в течение одного года жизни живые организмы перемещают (в разной форме) в неск. раз больше газов, чем их содержится в атмосфере. Благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов ок. 2 млрд. лет назад началось накопление в атмосфере свободного кислорода, затем образовался озоновый экран; фотосинтез зелёных растений и дыхание аэробных организмов поддерживают совр. газовый состав атмосферы.
Человек и биосфера
Человек как биологич. вид занимает довольно скромное место в Б. Суммарная биомасса людей на Земле сравнима с биомассой дождевых червей в почвах планеты, а количество потребляемой ими растит. пищи составляет не более 1–2% от чистой первичной продукции Б. Но с того времени, когда люди перешли от собирательства и охоты к с. х-ву как осн. способу производства пищи, воздействие человека на природу приобрело глобальный масштаб и привело к существенному изменению облика Б. По некоторым расчётам, биомасса человечества (собственно человека как вида, с культивируемыми растениями и разводимыми животными) в сер. 20 в. превысила на суше биомассу природных экосистем. На суше появился новый тип экосистем – агроэкосистемы. Площадь распаханных земель на Земле составляет не менее 10% от всей территории суши. В результате расширения с.-х. угодий площадь лесов уже сократилась более чем на 50% и продолжает сокращаться на 0,3–1% в год. Кроме того, сведе́ние лесов сопровождается снижением уровня подпочвенных вод, увеличивает вероятность засух. Распашка степей привела к разрушению структуры почв и к возникновению эрозии; это послужило причиной опустынивания огромных территорий в Сев. Америке, Африке и Азии. Развитие пром-сти, транспорта, рост городов и др. виды человеческой деятельности требуют затрат энергии, превышающих в 15–20 раз её количество, получаемое в виде пищи. Поскольку осн. источником этой дополнит. энергии до сих пор остаётся ископаемое топливо, количество диоксида углерода, выбрасываемое в атмосферу при сжигании нефти, угля и природного газа, примерно во столько же раз должно быть больше того, что выделяет всё человечество в процессе дыхания. Это также отражается на изменении глобального цикла углерода и прежде всего на увеличении содержания диоксида углерода в атмосфере. Т. к. диоксид углерода относится к числу т. н. парниковых газов, повышение его концентрации может быть причиной изменения климата Земли в результате разогрева атмосферы.
Антропогенные воздействия на Б., принявшие глобальный характер, ставят под угрозу возможность поддержания гомеостаза природных систем. В связи с этим учение о Б. как единой, определённым образом организованной динамич. системе приобретает исключительно важное значение для всего человечества (см. «Человек и биосфера»). Оно оказывает огромное влияние на развитие мн. наук, на характер мышления и подходов при решении всех сложнейших вопросов, связанных с взаимоотношением природы и общества. В. И. Вернадский развил представление о переходе Б. в ноосферу, в такое состояние, при котором её развитие будет управляться человеческим разумом. См. также Загрязнение окружающей среды, Охрана окружающей среды.
В географич. науках понятие «Б.» традиционно использовалось для обозначения одной из геосфер, входящих в состав географической оболочки.
Источник: bigenc.ru
1.Биосфера — это сфера распространения жизни.
2.Экология (греч. oikos «дом» + logos «наука»), биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, видов, биоценозов (сообществ), экосистем, биогеоценозов и биосферы. Часто Экологию определяют также как науку о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Современная Экология интенсивно изучает также проблемы взаимодействия человека и биосферы.
Экология подразделяется на общую Экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем, и частную Экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определённого таксономического ранга. Общая Экология классифицируется по уровням организации надорганизменных систем. Популяционная Экология (иногда называется демэкологией, или Экологией населения) изучает популяции — совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом Экологических сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) — совокупностей совместно обитающих популяций разных видов. Биогеоценология — раздел общей Экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы) . В России и в некоторых зарубежных европейских странах биогеоценологию иногда считают самостоятельной наукой, отличной от Экологии В США, Великобритании и многих других зарубежных странах термин «экосистема» используется чаще, чем биогеоценоз, и биогеоценология как отдельная наука там не выделяется. Частная Экология состоит из Экологии растений и Экологии животных. Сравнительно недавно оформилась Экология бактерий и Экология грибов. Правомерно и более дробное деление частной Экологии (например, Экологии позвоночных, Экологии млекопитающих, Экологии зайца-беляка и т.п.). Относительно принципов деления Экологии на общую и частную нет единства во взглядах учёных. По мнению некоторых исследователей, центральный объект Экологии — экосистема, а предмет частной Экологии отражает подразделение экосистем (например, на наземные и водные; водные подразделяются на морские и пресноводные экосистемы; пресноводные экосистемы, в свою очередь, — на экосистемы рек, озёр, водохранилищ и т.д.). Экология водных организмов и образуемых ими систем изучает гидробиология .
Применяется и деление экологии на аутоэкологию , исследующую взаимоотношения отдельных видов со средой (главным образом с абиотическими факторами), и синэкологию , изучающую сообщества и биогеоценозы; это деление предложено швейцарским ботаником К. Шрётером. Популяционная экология связывает оба эти раздела.
Многие отрасли экологии имеют ярко выраженную практическую направленность. Такова сельскохозяйственная экология, предмет которой — создаваемые человеком сельскохозяйственные экосистемы.
Влияние природной среды на человеческое общество, особенности урбанизированных биогеоценозов изучает возникшая в середине 20 в. экология человека. Возросшая опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды привела к возникновению радиоэкологии . Учение о биосфере, ещё не получившее отдельного названия, разрабатывается в особенно тесном контакте с биогеохимией . Отношения организмов к абиотической и биотической среде в прошлые геологической эпохи, проблемы реконструкции древних ценозов по ископаемым остаткам составляют предмет палеоэкологии.
Источник: znanija.com