Термин «биосфера» предложил австрийский ученый Эдуард Зюсс в 1875 году. Зюсс рассматривал биосферу только как совокупность живых организмов.
Но в первой трети XX века русский ученый академик Владимир Вернадский создал учение о биосфере, как о системе, включающей и живые организмы, и среду их обитания.
Неверно рассматривать живые организмы в отрыве от среды их обитания.
Компоненты биосферы Земли:
- живое вещество (совокупность всех живых организмов);
- биогенное вещество (минеральные продукты органического происхождения, созданные в результате жизнедеятельности организмов нефть, каменный уголь, газ, торф и др.);
- косное вещество (все, что образовано без участия живых организмов);
- биокосное вещество, созданное совместно живыми организмами и процессами неживой природы (например — почва или ил).
Давайте детально разберемся со средой обитания. Итак, мы знаем, что жизнь на нашей планете распространена в гидросфере, тропосфере и верхнем слое литосферы.
Структура биосферы
Гидросфера это водная оболочка Земли, совокупность всех водоемов на планете — океанов, морей, озер и рек. В отличие от литосферы и атмосферы, гидросфера полностью заселена живыми организмами. Как в пресной, так и в соленой воде, на любом уровне, на любой глубине в водоемах есть жизнь.
В том числе и на глубинах 10 -12 км на дне Мирового океана. Но основная масса живых организмов заселяет верхний слой гидросферы в пределах до 200 метров от поверхности воды. Именно до такой глубины проникает сквозь воду солнечный свет, служащий источником энергии для растений.
Нет света — нет большинства видов растений, которые служат источником питания для животных.
А теперь давайте подумаем, кто же в таком случае может жить на больших глубинах? Вниз, на глубину, оседают останки мертвых организмов и экскременты живых. Они-то и служат пищей для не хищных жителей глубин, которыми, в свою очередь, питаются хищники.
Область распространения организмов в биосфере: 1 — верхняя граница тропосферы; 2 — граница снегов; 3 — педосфера (почва); 4 — обитатели пещер; 5 — бактерии, обитающие в подземных водах и в биогенных породах (нефть, газ, каменный уголь и др.)
Обитатели гидросферы называются гидробионтами и по месту своего обитания делятся на 3 группы:
- планктон — организмы, живущие на поверхности водоемов, неспособные к самостоятельному передвижению. Планктон передвигается пассивно, за счет движения воды.
- нектон — организмы, передвигающиеся в воде самостоятельно;
- бентос — организмы, обитающие на грунте и в грунте дна водоемов.
Согласно современным представлениям, жизнь на Земле зародилась именно в гидросфере.
В гидросфере животный мир преобладает над растительным. 94 % биомассы (общей массы живых особей) гидросферы составляют животные и только 6% — растения. На суше же все наоборот — 99,2 % биомассы составляют растения, а на долю всех остальных (животных, грибов, микроорганизмов) остается всего 0,8 %. Правда, постоянная вырубка лесов постепенно изменяет это соотношение в пользу животных.
Тропосфера — это нижний слой атмосферы, газовой оболочки нашей планеты. Высота тропосферы разная. В полярных областях она составляет 8 -10 км, в умеренных широтах достигает до 12 км, а на экваторе до 18 км.
Говоря о обитателях тропосферы, надо помнить, что не существует живых организмов постоянно живущих в воздухе. Непосредственно в атмосфере организмы могут находиться лишь временно.
Чем выше — тем меньше жизни. Большинство летающих животных способны подниматься на высоту до 300 метров. Отдельные виды хищных птиц способны подниматься на высоту до 5 км.
Не столько удивляет высота их подъема, сколько то, что с такой высоты они способны увидеть добычу на поверхности Земли! Известны случаи столкновения птиц с самолетами на высотах до 10 км.
Бактерии и споры растений могут пассивно заноситься восходящими воздушными потоками на высоту до 20 км.
Выше тропосферы находится стратосфера, простирающаяся на высоту до 50 км. Стратосфера включает в себя озоновый слой, в котором задерживается большая часть коротких ультрафиолетовых волн солнечного излучения. Эти волны губительны для всего живого. Озоновый слой можно назвать щитом нашей планеты. Выше озонового слоя жизнь невозможна.
Подавляющее количество видов обитает на поверхности суши и верхнем плодородной оболочке Земли — педосфере или почве, которая является биокосным веществом. Современная наука выделяет педосферу в отдельную оболочку нашей планете, так что правильнее говорить, что живые организмы обитают в двух оболочках Земли — педосфере и литосфере.
Толщина педосферы различна в разных районах нашей планеты — от нескольких сантиметров в горах до 3 метров на равнинах. Педосфера покрывает не только поверхность суши, но и дно водоемов. Примерно 50% педосферы составляют неорганические вещества и столько же приходится на долю живых организмов, органических веществ, воды и газов.
Роль педосферы очень важна. В ней происходит обмен веществ и энергии между всеми биогеоценозами, составляющими биосферу нашей планеты. В ней происходит конечная переработка продуктов жизнедеятельности живых организмов и их останков.
Литосфера — это верхняя твердая силикатная оболочка нашей планеты, состоящая из земной коры и верхней части мантии Земли. Толщина литосферы варьируется от 50 до 200 32 км. Распространение жизни в литосфере резко уменьшается с глубиной.
Землеройные животные, корни некоторых растений, бактерии и обитатели пещер способны жить на глубине в несколько десятков метров. Проникновению растений в глубь литосферы в первую очередь препятствует отсутствие света. С глубиной возрастает плотность среды и ее температура, что ограничивает распространение животных организмов.
Давайте вспомним, что температура в центре ядра нашей планеты достигает 6000 °С! Тепло от ядра передается к лежащим выше оболочкам. С погружением в литосферу на 30-40 метров, ее температура увеличивается на 1°С. Выше уже было сказано о том, что там, где температура достигает 100 °С, жизнь белковых организмов становится невозможной.
Вода, один из основных компонентов всех клеток, превращается в пар, а белки — разрушаются (денатурируются).
Классический бытовой пример денатурации белков при температуре 100 °С (температуре кипения воды) является варка яйца в кипящей воде. При варке в течение 2 минут белки яйца денатурируются частично и получается яйцо, сваренное всмятку. Если яйцо пробудет в кипятке 7 минут, то произойдет полная денатурация белков и получится яйцо, сваренное вкрутую.
Каждые 30-40 метров температура увеличивается на 1°С. Если принять условно, что температура поверхности Земли равна 0°С, то получится, что предельная глубина существования жизни в литосфере равна 3-4 км.
Так оно и есть, именно на таких глубинах еще можно обнаружить некоторые виды бактерий-анаэробов, которым для жизнедеятельности не нужен кислорода воздуха (те, кому он нужен, называются «аэробами»).
Бактерии эти обитают не в толще литосферы, а в подземных водах и нефтяных залежах.
Ниже 4 км жизни в литосфере нет.
Какой главный вывод можно сделать из того, что мы с вами сейчас узнали?
Вывод: в пределах биосферы живое вещество распределено неравномерно. В основном оно сосредоточено на поверхности Земли, в почве и в верхних слоях морей и океанов.
Но, кроме этого, распределение живого вещества изменяется от полюсов к экватору. Для жизнедеятельности большинства видов, населяющих нашу планету, нужны вода и тепло.
На полюсах Земли очень холодно и нет воды в свободном виде, поэтому мало кто из животных способен там жить, а растений там нет вообще. Зато экваториальная зона с ее жарким климатом является наиболее благоприятной для жизни при условии наличия воды.
Здесь отмечается максимальная концентрация живого вещества и максимальное видовое разнообразие.
Общую массу живых организмов нашей планеты, т.е. биомассу Земли в настоящее время считают равной примерно 2,5×1012 тоннам. 25 000 000 000 000 000 килограмм. 25 миллионов миллиардов!
Как функционирует биосфера? Можно сказать, что биосфера функционирует как единый, целостный организм, потому что биогеоценозы, из которых она состоит, связаны друг с другом.
Обитатели суши питаются теми, кто живет в воде, в гидросферу с помощью ветров и круговорота воды поступают минеральные и органические вещества из наземных биогеоценозов, многие животные регулярно перемещаются из одного биогеоценоза в другой во время сезонных миграций, жители различных биогеоценозов выделяют в единую атмосферу нашей планеты продукты своей жизнедеятельности, семена и споры переносятся ветрами на огромные расстояния и т.п.
Общая схема круговорота веществ и энергии в природе
Существование биосферы основывается на непрерывном круговороте веществ, энергетической основой которого служит солнечный свет.
Одна из наиболее характерных особенностей биосферы является круговорот веществ между живой и неживой материей. Вещества попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Эта взаимосвязь и заставляет в первую очередь рассматривать биосферу и биогеоценозы, как комплексные системы, объединяющие живую и неживую природу.
Составные части круговорота веществ в природе следующие:
- газовая. Все живое осуществляет постоянный газообмен с внешней средой. У животных газообмен происходит в процессе дыхания, а у растений — в процессе фотосинтеза;
- окислительно-восстановительная. В живых организмах происходит окисление органических веществ, полученных из внешней среды. При этом выделяется энергия, которая используется для синтеза аденозинтрифосфата (АТФ) — универсального источника (накопителя) энергии. Энергия, «аккумулированная» в АТФ высвобождается при его восстановлении. Часть энергии, полученной организмами, они отдают во внешнюю среду в виде тепла, а часть используют для обеспечения жизнедеятельности.
- биохимическая. Основу жизнедеятельности любого организма составляют химические превращения одних веществ в другие.
- концентрационная. Вещества из внешней среды накапливаются в живых организмах, а после их отмирания возвращаются в неживую природу.
Поделиться ссылкой
Лекция 2. Уровни организации живых систем
Лекция 2. Уровни организации живых систем.
При изучении живой материи приходится иметь дело с большим количеством взаимодействующих элементов, с иерархически организованной сложностью.
В современной биологии очень важен системный подход, системное видение и понимание проблем. Основы системного подхода заложены в трудах российского ученого А.А. Богданова (1913-22 гг.
) и австрийского биолога Л. фон Берталанфи, опубликованных в 50-х годах 20 века.
Система – это совокупность взаимодействующих элементов, имеющая входы и выходы для обмена со средой веществом, информацией и энергией. Систему рассматривают как совокупность взаимодействующих подсистем и элементов, составляющих единое целое.
Регуляция и саморегуляция системы идет по прямым и обратным связям. Для систем характерны упорядоченность, саморегуляция, саморазвитие, пространственные ограничения. Цель, структура и функция систем – неотъемлемые, взаимосвязанные и взаимобусловленные атрибуты единого целого.
Разным целям соответствуют разные по структуре и функции системы.
Основные принципы системного подхода:
Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.
Иерархичность строения, т.е. наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня – элементам высшего уровня.
Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами ее отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.
Множественность, позволяющая использовать множество различных моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.
Применительно к биологии можно отметить, что живые системы всех уровней организации представляют собой неразрывную структурно-функциональную совокупность организмов и среды их обитания, связанную потоками энергии, вещества и информации. Это открытые саморегулирующиеся и саморазвивающиеся системы, состоящие из подсистем. Биологическая система обладает закономерным свойством устойчивости, в ее основе лежит принцип необходимого разнообразия элементов системы.
Следовательно, живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация.
Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления.
Объектами изучения в биологии являются молекулы, клеточные органеллы, клетки, ткани, органы, организмы и надорганизменные системы, а также функциональные взаимосвязи между всеми ими.
Молекулярно-генетический уровень изучает молекулярная биология, а также химия природных соединений, где исследуют основные биополимеры – ДНК, РНК, белки, полисахариды и другие компоненты клетки.
Процессы молекулярного уровня организации (синтез и разложение белков, нуклеиновых кислот, липидов, обмен веществ и энергии, копирование генетической информации) обеспечивают существование жизни на всех уровнях.
Однако жизнь нельзя свести лишь к молекулярному уровню.
Элементарной единицей данного уровня является ген – участок молекулы ДНК, содержащий определенную генетическую информацию. Элементарное явление – редупликация (самовоспроизведение) молекул ДНК, в процессе которой могут возникать различные нарушения, изменяющие смысл генетической информации, что приводит к изменчивости.
Клеточный уровень считают фундаментальным, на нем в полной мере проявляются свойства живого, поэтому клетку считают элементарной структурной и функциональной единицей живой материи. На клеточном уровне жизнь представлена самостоятельными одноклеточными организмами.
Кроме этого, клетки входят в состав биологических тканей – совокупностей клеток, сходных по строению и функциям. Элементарное явление – реакции клеточного метаболизма. В клетке осуществляются реализация наследственной информации, обмен веществ и энергии. Эти процессы тесно связаны между собой.
Клетки и их органеллы изучает особая наука – цитология.
Тканевый уровень организации живого характерен для многоклеточных организмов. Клетки, даже входящие в состав одного многоклеточного организма, отличаются значительным морфофункциональным разнообразием.
Возникшие в ходе эволюции сходные по строению и функциям клетки организма формируют ткани, специализированные на выполнении частных функций. Ткани состоят из клеток общего происхождения и сходных функций.
Их изучает гистология.
Органный уровень. Несколько тканей формируют органы – части тела, имеющие определенное строение, занимающие определенное место в организме и выполняющие характерные функции.
Отдельные органы, как правило, хорошо различаются по своей структуре даже невооруженным глазом. Органы, объединенные функционально, образуют системы и аппараты органов.
Структуры и функции органов и их систем изучают анатомия и физиология.
Организменный уровень. Организм – это высокоинтегрированная живая система, причем характерной чертой эволюции тканевых клеток животных, является их возрастающая подчиненность надклеточным регулирующим системам, в первую очередь нервной и эндокринной.
На этом уровне изучают процессы, происходящие в особи, начиная с момента ее зарождения и до прекращения жизни. Индивидуальное развитие особи, илионтогенез, дает возможность называть этот уровень онтогенетическим.
Изменения, происходящие в течение всего онтогенеза особи, составляют элементарное явление на данном уровне.
Существуют два типа организмов – одноклеточные и многоклеточные. Организм в тех или иных проявлениях его жизнедеятельности служит предметом исследования многих биологических дисциплин.
Популяционный уровень. Элементарной единицей этого надорганизменного уровня является популяция – группа особей одного вида, обитающих в определенной местности в условиях, где возможно свободное скрещивание.
например, лягушки, живущие в одном лесном озере, достаточно удаленном от других водоемов, служат примером популяции. Помимо свободного скрещивания, членов популяции объединяет многое другое, например, условия питания.
В популяциях осуществляются элементарные эволюционные преобразования – естественный отбор и мутационный процесс. Несколько популяций объединяются в вид.
Видовой уровень. Вид – это совокупность особей нескольких популяций, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенную территорию (ареал) и обладающих общими морфофункциональными признаками.
Главная особенность вида заключается в его генетической обособленности. Виды, даже близкие, не скрещиваются либо не оставляют плодовитого потомства.
Например, городские и деревенские ласточки могут иметь частично совпадающие места обитания, но видовую индивидуальность сохраняют и те и другие.
Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Его элементарной структурой являетсябиогеоценоз, или экологическая система, – это устойчивая совокупность разных систематических групп (растений, животных, микроорганизмов) вместе со средой их обитания, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.
Примером экосистемы может служить озеро, включающее сообщество гидробионтов (организмов, обитающих в воде), физические свойства и химический состав воды, особенность рельефа дна, состав и структуру грунта, взаимодействующий с поверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию.
Экосистема – основная структурная единица окружающего мира. Закономерности функционирования экосистем изучает экология.
Биосферный уровень. Биосферой называют оболочку Земли, включающие все биогеоценозы планеты. Совокупность всех живых организмов, населяющих Землю, составляет «живое вещество».
Биосфера – единая глобальная экологическая система, область существования живого вещества.
Элементарное явление на биосферном уровне связано с круговоротом веществ и энергии, происходящим при участии живых организмов.
Все уровни организации живого тесно связаны между собой, что свидетельствует о целостности живой природы. Без биологических процессов, осуществляемых на этих уровнях, невозможны эволюция и существование жизни на Земле.
На определенном этапе эволюционного развития биосферы появился человек, в котором объединены биологическое и социальное начала. В жизни человека главную роль играют социальные взаимоотношения.
При этом человечество остается составной частью биосферы. Здоровье человека зависит от умения приспосабливаться к меняющимся условиям среды.
Если эта способность проявляется недостаточно, то могут возникнуть заболевания, затрагивающие различные уровни организации жизни (клеточный или организменный).
Урок 8. биосферный уровень организации жизни. биосфера как глобальная экосистема – Экология – 10 класс – Российская электронная школа
Экология, 10 класс
Урок № 8. Биосферный уровень организации жизни. Биосфера как глобальная экосистема
- Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
- Мы узнаем:
- – что такое биосфера и ноосфера.
- Научимся:
- – описывать биосферу как глобальную экосистему;
- – представлять основные особенности её организации;
- – описывать структуру биосферы;
- – воспринимать природу как ценностный объект охраны и защиты.
- Сможем:
– излагать суть учения В. И. Вернадского о ноосфере;
- – объяснять значимость формирования экологической культуры населения как необходимого условия развития ноосферы.
- Глоссарий по теме:
- Биосфера – внешняя оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими.
- Косное вещество (тяготеющий к постоянному, неподвижный) – горные породы неорганического происхождения и вода; это вещество является субстратом или средой для проживания живых организмов;
- Биогенное вещество – органические и органоминеральные продукты, созданные живыми организмами в течение геологической истории (каменный уголь, горючие сланцы, торф, нефть, газы биосферы – кислород, углекислый газ, вода, аммиак, сероводород и другие), являющиеся источником чрезвычайно мощной потенциальной энергии;
- Биокосное вещество – вещество, которое создаётся живыми организмами и биокосными процессами, представляя собой системы динамического равновесия (осадочные породы, почвы, илы – подводные грунты, природные воды).
Живое вещество – все количество живых организмов планеты как единое целое. Играет ведущую роль в поддержании свойств биокосных веществ.
- Биогеохимический цикл – это круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций.
- Ноосфера –это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития
- Основная и дополнительная литература (точные библиографические данные с указанием страниц):
- Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии):
- Теоретический материал для самостоятельного изучения:
Биосфера (от др. греч. βιος – жизнь и σφαῖρα – сфера, шар) – это внешняя оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими.
Впервые употребил понятие «биосфера» в 1804 г. Ж.-Б. Ламарк. Основоположником учения о биосфере является В. И. Вернадский.
Основные положения теории биосферы Земли, по В.И. Вернадскому: биосфера включает в себя не только живое, но и неживое (косное) вещество; между живым и косным веществом существует неразрывная и постоянная связь. Сущность учения В.И.
Вернадского заключается в признании исключительной роли живого вещества, преобразующего облик планеты.
Другой главнейший аспект учения Вернадского – разработанное им представление об организованности биосферы, которое проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого вещества, во взаимной приспособляемости организмов и среды.
Всё вещество биосферы разделено на четыре категории: косное, биогенное, биокосное и живое. Каждая категория играет определённую роль.
Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (до озонового слоя – на высоте 20-25 км), всю *гидросферу и верхнюю часть литосферы, то есть ту область, где существует жизнь, живые организмы.
В настоящее время принято считать, что верхняя граница биосферы располагается на высоте примерно 85 км над поверхностью Земли, поскольку именно на такой высоте (в стратосфере) обнаружены споры микроорганизмов в латентном (скрытом, спящем) состоянии.
Нижняя граница биосферы располагается в глубинах литосферы, где температура достигает 100 0С и находится на глубине 1,5-2 км и 7-8 км (в зависимости от типа пород). Последние данные свидетельствуют о том, что некоторые бактерии могут существовать при температурах от абсолютного нуля до +180 0С, в вакууме, в ядерных реакторах.
Биосфера структурно организована и рассматривается как глобальная экосистема. Жизнь на Земле зависит от круговорота важнейших химических веществ, в которых непосредственное участие принимает живое вещество.
Впервые термин ноосфера был предложен в 30-е годы французскими философами и естествоиспытателями (Тейяр де Шарден, Ле-Руа). В буквальном смысле термин означает «сфера разума» (ноос – разум).
Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. Научная мысль и деятельность человека изменили структуру биосферы, обусловили физические и химические изменения всех ее оболочек (атмосферы, литосферы, гидросферы).
Понятие «ноосфера» наполнил смыслом и развил Вернадский, в частности, в 1944 г. в статье «несколько слов о ноосфере», опубликованной перед его смертью, ученый приводит свои мысли о дальнейшем развитии биосферы и ее переходе в новое качество – ноосферу.
Вернадский подчеркивал особую роль живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы. Среди всех живых существ он выделил человека как мощную геологическую силу, способную оказывать влияние на ход различных процессов в охваченной ее воздействием среде Земли и околоземном пространстве.
Человек способен перестраивать эту среду согласно своим представлениям и потребностям (благодаря человеческому труду, интеллекту).
Круговорот веществ в природе
Важнейшей особенностью биосферы является биотический круговорот элементов. Круговорот связывает в единое целое организм и его среду. Это непрерывная миграция химических веществ из среды в организм и обратно, объединяющая всё живое с неживой природой. Непрерывный ток атомов от живого к живому осуществляется прежде всего по пищевым сетям; это малый биологический круговорот.
Продукты жизнедеятельности всего живущего на Земле, увлекаемые перемещением водных масс и атмосферными газами, так или иначе попадают в большой геологический цикл круговорота веществ.
Поглощённые из внешнего окружения элементы задерживаются в живом не так уж долго. По научным расчётам, земной запас двуокиси углерода проходит через совокупность всего живого за 300 лет, кислород атмосферы – за 2000 лет, вода суши и океанов – за 2 млн лет.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий):
| Информация о тестовом вопросе: | Текст задания: Заполните пропуски в тексте.Все _________ существа, кроме ___________, получают необходимую для жизнедеятельности организмов ___________ через питательные вещества, входящие в состав растений. |
| Информация об ответах |
|
| Укажите общую информацию об элементе: | Название элемента: Подстановка элементов в пропуски в текстеКЭС: Биосфера, ноосфера, экологические связи в системе «человек-общество-природа», экологическая культура как условие достижения устойчивого (сбалансированного) развития общества и природы, возможности устойчивого развития различных биологических и социальных моделей, эволюция развития экосистем. Динамические модели для управления устойчивым развитием социально-экономических систем, прогноз развития неравновесных экосистем.Контрольный или тренировочный?тренировочный |
| Информация о тестовом вопросе: | Текст задания: Вычеркните неверные утверждения.Биосфера включает в себя только живое вещество. Между живым и косным веществом не существует неразрывной и постоянной связи. |
| Информация об ответах | Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).Правильный вариант/варианты:Биосфера включает в себя только живое вещество. Между живым и косным веществом не существует неразрывной и постоянной связи.Неправильный вариант/варианты (или комбинации): -Подсказка: – |
Биосферный уровень организации жизни
Слайд 1
Биосферный уровень организации жизни Презентацию подготовила ученица 10 класса Иодковская Мария Учитель биологии : Яндышев Г.И.
Слайд 2
Оглавление Понятие биосферы. Термин «биосфера». Границы биосферы. Структура биосферы. Свойства биосферы. Биосфера как биосистема. Биосфера как экосистема. Механизмы устойчивости биосферы. Способы воздействия человека на биосферу. Основные структурные компоненты. Основные процессы в биосфере. Особенности организации биосферы. Экологические факторы среды. Источники информации .
- Слайд 3
- Понятие биосферы Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; глобальная экосистема Земли.
- Слайд 4
Термин «биосфера» Термин « биосфера » впервые встречается в трудах Ж. Б. Ламарка в 1802 году . Этот термин в значении «лик Земли» первым использовал Эдуард Зюсс в 1875 году. Учение о биосфере было создано в 1926 году Владимиром Вернадским . В основе учения Вернадского лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества .
Слайд 5
Биосфера включает в себя верхние слои литосферы , в которых ещё живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы . Нижняя граница в атмосфере: 15—20 км. Верхняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Границы биосферы
Слайд 6
Структура биосферы Живое вещество , образованное совокупностью организмов.
Биогенное вещество , которое создается во время жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и пр.). Косное вещество , которое формируется без участия живых организмов.
Биокосное вещество , представляющее собой совместный итог жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы).
Слайд 7
Свойства биосферы Особо важным свойством биосферы Вернадский считал круговорот веществ и поток энергии (биотический или биологический круговорот). Круговорот веществ основан на взаимодействии организмов , создающих (автотрофы) и разрушающих органическое вещество (гетеротрофы). Биологический круговорот обеспечивает единство и организованность биосферы.
Слайд 8
КОНСУМЕНТЫ – гетеротрофы , питающиеся органическими веществами, созданными автотрофами, и образующие из них новые органические вещества РЕДУЦЕНТЫ – гетеротрофы, перерабатывающие органические вещества мертвых тел, разрушая их до неорганических соединений.
Биосфера как биосистема Все составные компоненты биосферы – живое вещество и абиотическая среда связаны друг с другом, вместе составляют живую систему – биосистему .
Все организмы по их роли в биосфере разделяют на три группы: ПРОДУЦЕНТЫ – автотрофы, образующие сложные органические соединения из неорганических с потреблением солнечной энергии.
Слайд 9
Биосфера как экосистема Экосистема – совместное функционирование биотических и абиотических компонентов. Оно образует круговорот веществ и поток энергии.
Слайд 10
Механизмы устойчивости биосферы Неизменное положение в космосе. Взаимосвязь в пищевой цепи. Многообразие живых существ. Круговорот веществ и поток энергии. Внутренняя упорядоченность системы.
- Слайд 11
- Способы воздействия человека на биосферу Изменение естественного ландшафта Засорение природы ВОЗДЕЙСТВИЕ Увеличение изъятия энергии человеком
- Слайд 12
Человек как житель биосферы. Основные структурные компоненты Географические оболочки планеты. Различные биогеоценозы с их уникальными жизненно важными функциями в глобальной экосистеме.
Слайд 13
Основные процессы в биосфере Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты. Биологический круговорот веществ и поток энергии. Хозяйственная и этнокультурная деятельность человека.
Слайд 14
Особенности организации биосферы Энергетичность и динамичность явлений , обусловленные взаимосвязью живой и неживой природы. Устойчивость , достигаемая благодаря многообразию форм жизни. Упорядоченность процессов.
- Слайд 15
- Биотические (живая природа) Экологические факторы среды Абиотические (неживая природа) Антропогенные (влияние человека)
- Слайд 16
Источники информации http:// www.ebio.ru/eko08.html http:// www.clean-ecology.ru/biosfera-i-tsivilizatsiya/biosfera/problemy-biosfery.html Учебник «Биология. Базовый уровень» И.Н. Пономарева, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина. https:// ru.wikipedia.org/wiki /Биосфера
Биосферный уровень организации жизни. Биоценоз и биогеоценоз
17Биосферный уровень
Совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень. На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, например определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанные с деятельностью человека.
Главную роль в биосферном уровне выполняют “живые вещества”, т. е. совокупность живых организмов, населяющих Землю. Также в биосферном уровне имеют значение “биокосные вещества”, образовавшиеся в результате жизнедеятельности живых организмов и “косных” веществ (т. е. условий окружающей среды.
На биосферном уровне происходит круговорот веществ и энергии на Земле с участием всех живых организмов биосферы.
иоценоз (от био… и греч. koinós – общий), совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды (см. Биотоп).
Термин «Биоценоз» был предложен немецким биологом К. Мебиусом (1877). Биоценоз – комплекс организмов биогеоценоза, формирующийся в результате борьбы за существование, естественного отбора и других факторов эволюции. По участию в биогенном круговороте веществ в Биоценоз различают три группы организмов.
1) Продуценты (производители) – автотрофные организмы, создающие органические вещества из неорганических; основные продуценты во всех Биоценоз – зелёные растения (см. Фотосинтез). Деятельность продуцентов определяет исходное накопление органических веществ в Биоценоз (см. Биомасса, Биологическая продуктивность).
2) Консументы (потребители) – гетеротрофные организмы, питающиеся за счёт автотрофных. Консументы 1-го порядка – растительноядные животные, а также паразитические бактерии, грибы и другие бесхлорофильные растения, развивающиеся за счёт живых растений. Консументы 2-го порядка – хищники и паразиты растительноядных организмов.
Бывают консументы 3-го и 4-го порядков (сверхпаразиты, суперпаразиты и т.п.), но всего в цепях питания не более 5 звеньев. На каждом последующем трофическом уровне количество биомассы резко снижается. Деятельность консументов способствует превращениям и перемещениям органических веществ в Биоценоз, частичной их минерализации, а также рассеянию энергии, накопленной продуцентами.
3) Редуценты (восстановители) – животные, питающиеся разлагающимися остатками организмов (сапрофаги), и особенно непаразитирующие гетеротрофные микроорганизмы – способствуют минерализации органических веществ, их переходу в усвояемое продуцентами состояние.
В биологии используются три близких по значению понятия:
Биогеоценоз (греч. «биос» — жизнь, «гео» — земля, «ценос» — общий) — структурная и функциональная элементарная единица биосферы.
Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва).
Например, озеро, сосновый лес, горная долина. Учение о биогеоценозе разработано Владимиром Сукачёвым в 1940 году.
Биогеоценоз — биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с абиотическими факторами, влияющими на него и в свою очередь изменяющимися под его воздействием. Биоценоз имеет синоним сообщество, ему также близко понятие экосистема.
Экосистема — группа организмов разных видов, взаимосвязанных между собой круговоротом веществ.
Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп(факторы неживой природы:климат,почва). Биотоп — это территория, которую занимает биогеоценоз. Экотоп — это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов.
- Свойства биогеоценоза
- естественная, исторически сложившаяся система
- система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровне
- характерен круговорот веществ
- открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце
18. Живое вещество и биосфера. Учение Вернадского о биосфере.
Учение В.И. Вернадского о биосфере представляет собой обобщение естественнонаучных знаний, оно вобрало в себя эволюционные взгляды Ч. Дарвина, периодический закон Д.И. Менделеева, теорию единства пространства и времени А. Энштейна, идеи о неразрывной связи живой и неживой природы многих отечественных и зарубежных ученых.
В работах В.И. Вернадского рассматриваются компоненты биосферы, ее границы, функции живого вещества, эволюция биосферы.
Ученый впервые показал, что живая и неживая природа Земли тесно взаимодействуют и составляют единую систему.
Структура биосферы. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество.
Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли.
Живое вещество имеет количественные характеристики, его можно изучать, используя математические законы.
Количество живого вещества в биосфере (биомасса) – величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.
Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.
- Кроме живого и косного веществ, в состав биосферы входят:
- неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил – сапропель, осадочные породы, например, известняки);
- биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы).
Границы биосферы совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа). Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, биосфера – это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом.
Для существования живых организмов необходимы следующие условия: достаточное количество воды, минеральных веществ, , , оптимальный температурный режим, уровень радиации и др.
Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой (2-4 мм) газа озона (). Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Этот слой расположен на высотах 16 – 20 км.
Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом океане организмы – на глубине 10 – 11 км.
Нижняя граница на суше связана с областями “былых биосфер” – так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых геологических эпох (накопления осадочных пород, углей, горючих сланцев и др.). “Былые биосферы” служат доказательством длительной эволюции биосферы Земли.
Ученый отмечал, что живое вещество распределено в биосфере неравномерно. Основная его масса сконцентрирована в приповерхностном слое суши толщиной 50-100 м и в приповерхностной толще воды (10-20 м). Здесь находится более 90% биомассы Земли.
Но и в приповерхностном слое имеются пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики, теплые моря), и менее заселенные территории (пустыни, высокогорья, арктические и антарктические области). Для остальных территорий биосферы характерно, по словам В.И.
Вернадского, “разрежение живого вещества”.
Тем не менее, в пределах биосферы нет абсолютно безжизненных пространств. Даже в самых суровых условиях обитания можно найти бактерии и другие микроорганизмы. В.И.
Вернадский высказал идею о “всюдности жизни”, живое вещество способно “растекаться” по поверхности планеты; оно с огромной скоростью захватывает все незанятые участки биосферы, что обусловливает “давление жизни” на неживую природу.
Функции живого вещества. Одна из основных заслуг В.И.
Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные биогеохимические функции.
Благодаря этому обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии и, в итоге, целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшими функциями являются энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная.
Энергетическая функция заключается в накоплении и преобразовании растениями энергии Солнца (бактерии-хемоавтотрофы преобразуют энергию химических связей) и передаче ее по пищевым цепям: от продуцентов – к консументам и, далее, – к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, “консервируется” в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др.
В осуществлении газовой функции ведущая роль принадлежит зеленым растениям, которые в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород.
В то же время, большинство живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ.
Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы.
Окислительно-восстановительная функция тесно связана с энергетической. Существуют микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные соединения, получая при этом энергию для жизненных процессов.
Велико их значение для образования многих полезных ископаемых.
Например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию таких осадочных пород как железные руды; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы.
Концентрационная функция заключается в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, осоки и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель – йод и кальций. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Осуществление данной функции способствовало образованию залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти.
Эволюция биосферы. В.И. Вернадский в своих работах подчеркивал, что история возникновения и эволюция биосферы – это история возникновения жизни на Земле. Развитие биосферы идет вместе с эволюцией органического мира – изменяется состав ее компонентов, расширяются границы и т. д.
Живое вещество эволюционирует в сторону усложнения уровня организации, уменьшения прямой зависимости от среды обитания, усовершенствования способов ориентации и передвижения в пространстве.
Перенеся идеи физики о неразрывности пространства и времени на явления природы, В.И. Вернадский объяснил направленность эволюции биосферы: она ограничена пространством, что определяется телом планеты, и направлена в сторону прогрессивного развития, так как необходимо приобрести свойства, которые позволят это ограниченное пространство использовать по возможности максимально.
Особое внимание в своих трудах ученый уделял возрастающему влиянию человека на ход эволюции биосферы.
Вернадский подчеркивал, что человек разумный – невиданная по своим масштабам геохимическая сила, которая увеличивает свое влияние по мере развития научной мысли.
Еще в 20-х годах прошлого века ученый сумел предугадать многие тенденции воздействия человека на природу. Его теоретические положения о биосфере и месте в ней человека – блестящий пример научного обобщения.
Загрузка...
