Екосистема Землі, біосфера та ноосфера

ЗМІСТ

1.Вступ……………………………………………………………………………..3

2.Поняття екосистеми, ознаки та види екосистем………………………………4

3.Біосфера та сучасне вчення про біосферу В.І. Вернадського………………..6

4.Ноосфера, як новий еволюційний стан біосфери……………………………10

    а) Поняття «ноосфера» за В.І. Вернадським……………………………...10

б)Тлумачення терміна «ноосфера» (Трусов, Олейніков, Перельман, Назаров та інші)…………………………………………………………….12

5.Висновки……………………………………………………………………….14

6.Література……………………………………………………………………...15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      ВСТУП

        На всіх стадіях свого розвитку  людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. До нинішнього століття людина не дуже відчутно впливала на збалансовану в процесі розвитку екологічну ситуацію і саме тому екологічний розвиток біосфери був гармонійним досить довго. Сьогодні ж різко зростає інтерес до наук про Землю, до економічних і соціальних проблем взаємин людини і природи. Люди зримо перероблюють світ під свої потреби, розширюють кількість сільськогосподарських та промислових угідь, винищує флору та фауну.  На планеті майже не залишилося  заповідних місць. Люди створили Червону книгу, в яку записані зникаючі види. Але є і Чорна книга, її сторінки заповнені більш менш помітними слідами зниклих вже при людині рослин і тварин. Тільки  серед ссавців зникли 63 види і 55 підвидів; активніше вимирають ендемічні тварини, жителі територій, які і до людини були природними заповідниками природи. У біосфері ж відбувається активна боротьба  за виживання, природні биогеоценози піддаються невідомим раніше техногенним діям і видова різноманітність життя помітно знижується. Антропогенні порушення компонентів екосистем неминуче позначаються на умовах існування живих організмів.

      Мета  нашої роботи – визначити та розтлумачити такі поняття, як екосистема, біосфера та ноосфера, розглянути історію виникнення цих питань та  з'ясувати взаємозв'язки між цими поняттями.  
 
 
 
 
 
 
 

      Основною  функціональною одиницею біоекології  є екосистема. Цей термін вперше був введений англійським біологом А.Тенслі в 1935 р. Взагалі система - це впорядковано взаємодіючі і взаємопов'язані компоненти, що утворюють єдине ціле. Екологічна система - складна ієрархічна структура організованої матерії, в якій при об'єднанні компонентів в більші функціональні одиниці виникають нові якості, що відсутні на попередньому рівні; є єдиним стійким природним комплексом живих організмів і природнього середовища, в якому вони існують; відкритою термодинамічною системою, що існує за рахунок надходження з навколишнього середовища енергії та речовини і має здатність до саморозвитку та саморегуляції.

      У ідеальному випадку екосистеми із збалансованою  життєдіяльністю автотрофних організмів і гетеротрофних організмів можуть наближатися до замкнутих систем, що обмінюються з навколишнім середовищем тільки енергією. Проте в природніх умовах тривале існування екосистем можливо тільки при отриманні з навколишнього середовища не тільки енергії, але і більшої або меншої кількості речовини. Усі  дійсні екосистеми, в сукупності Землі, що складають біосферу, належать до відкритих систем, що обмінюються із середовищем речовиною і енергією.

      Екосистеми  характеризуються видовим складом, чисельністю особин окремих видів, їх біомасою, розподілом і сезонною динамікою. Починаючи з 40-50-х рр.XX століття розвернулися дослідження, що дозволяють кількісно характеризувати функціональні особливості екосистеми, перш за все ланцюги живлення, через які здійснюється біологічна трансформація речовини і енергії.

      Екосистемам властиві також ознаки систем:

      • Емерджентність – виникнення нових властивостей, які характеризують систему, за рахунок взаємодії її окремих елементів

      Якісно  нові, емерджентні властивості екологічного рівня, не можна передбачити, виходячи з властивостей компонентів, що становлять цей рівень.

      Дійсно, окремі лісові дерева, кущі, трави, гриби, птахи, комахи, звірі мають свої якісні характеристики, але всі разом вони творять нову якість - ліс.

      • Сукупність - сума властивостей кожної системи, тобто наявність 
сукупних властивостей (наприклад, народжуваність для популяції - сума 
індивідуальної плодючості особин виду).

      • Гетерогенність системи (або принцип різноманіття) полягає в 
тому, що система не може складатися з абсолютно ідентичних елементів.

      Але не всяка комбінація "життя - середовище" - може бути екосистемою. Нею може стати лише середовище, де має місце стабільність і чітко функціонує внутрішній колообіг речовин.

      Під час детального вивчення екосистем, характеризують:

      • видовий чи популяційний склад і кількісне співвідношення видових 
популяцій;

         • абіотичні умови та ресурси, що властиві даній системі;

      • сукупність   усіх   зв'язків,   у   першу   -   ланцюгів   живлення, 
співвідношення організмів з різним типом живлення;

• розмір первинної і вторинної продукції;
• просторовий розподіл окремих елементів;
• швидкість колообігу.

      За  розмірами розрізняють екосистеми:

         •        мікроекосистеми (трухлявий пень, мурашник, мертві стовбури дерев);

        •        мезоекосистеми,   або   біогеоценози   (ділянка   лісу,   озеро, водосховище);

• макроекосистеми (континент, океан);
• глобальні екосистеми – охоплюють величезні території чи 
  акваторії,   що   визначаються   характерними   для   них   макрокліматами   і 
  відповідають цілим природним зонам (екосистеми тундри, тайги, степу, 
  пустелі, саван, листяних і мішаних лісів помірного поясу, субтропічного і 
  тропічного лісів, морські екосистеми, а також біосфера нашої планети).

      За  ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поділяються на:

      • природні - у промислове розвинутих країнах екосистем не 
захоплених   людською   діяльністю   майже   не  залишилося,   хіба   що в заповідниках;

      • антропогенно-природні - лісові насадження, луки, ниви хоча й 
складаються, майже, виключно з природних компонентів, але створені і регулюються людьми;

      •    антропогенні - переважають штучно створені антропогенні об'єкти і крім людей можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувалися до цих специфічних умов. Прикладом є міста, промислові вузли, села (в межах забудови), кораблі тощо.

      Біогеоценоз і екосистема — поняття подібні, але не тотожні. Обидва поняття — це взаємодіючі сукупності живих організмів і середовища, але екосистема — поняття безмежне. Мурашник, болото, гірський хребет, біосфера загалом — все це екосистеми. Біогеоценоз — це екосистема, межі якої визначені фітоценозами. Іншими словами, біогеоценоз — окремий випадок, певний ранг екосистеми.

      Біогеоценоз — не проста сукупність живих організмів та інших природних тіл, а особлива, узгоджено організована форма існування організмів і навколишнього середовища, що здатна до саморегуляції і самовідтворення.

      Людина  своєю господарською діяльністю створює штучні біогеоценози — агроценози (поля, пасовища, сади, виноградники, парки). На відміну від природних біогеоценозів, до складу яких входять сотні і тисячі різноманітних видів, агроценози характеризуються однотипністю видового складу і не здатні до саморегуляції.

      Розміри біогеоценозів (і агроценозів) можуть коливатися від незначних (пеньок, калюжа, город) до дуже великих, що вимірюються гектарами (ліс, озеро, поле). Кожний біогеоценоз характеризується власним колообігом речовин, трансформацією сонячної енергії і продуктивністю біомаси.

        Найбільш велика екосистема — біосфера. Біосфера – оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої в істотних рисах  обумовлені минулою або дійсною діяльністю живих організмів. Біосфера охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, які взаємозв'язані складними биогеохимічними циклами міграції речовин і енергії ; початковий момент цих циклів поміщений в трансформації сонячної енергії рослинами і синтезі біогенних речовин на Землі.

      Сучасне вчення про біосферу створив і  розвинув В. І. Вернадський (1863 — 1945). Його творчому генієві були притаманні не тільки глобальність мислення, а й  вихід за рамки експериментальної  науки. Президент Української академії наук, академік Петербурзької АН, а потім АН СРСР, член численних іноземних академій, непересічний природознавець-мислитель залишив нам цілісне бачення світу і завдань людини як на Землі, так і у Всесвіті. В. І. Вернадський створив цілий комплекс наук про Землю — від генетичної мінералогії до біохімії, радіології, вчення про біосферу.

      Він принципово відкинув старий біологічний  підхід — дослідження окремо того чи іншого живого організму, а висунув на перше місце поняття життя як організованої сукупності живої речовини. Вчений підкреслював, що речовина планети (а також і в Космосі) утворюється в кругообігу «мертве —живе — мертве», що «біогенні породи» (тобто створені живою речовиною) становлять значну частину її (біосфери) маси, «... йдуть далеко за межі біосфери ... вони перетворюються, втрачаючи всякі сліди життя, в гранітну оболонку».

      В. І. Вернадський відніс до біосфери ширші  шари земних оболонок, де не тільки мешкають живі організми, а й знаходяться речовини, створені в минулому живою матерією (торф, кам'яне вугілля, осадові породи тощо). Він розглядав біосферу не просто як просторову категорію, а як складну єдину систему — оболонку, в якій живі істоти перебувають у складній взаємодії як із неживою природою (повітрям, водою, сонячною енергією), так і між собою і цим визначають хімічний стан зовнішньої кори нашої планети.

      Багато  уваги у своїх працях В. І. Вернадський  приділяв зеленій речовині рослин, тобто хлорофілу, оскільки лише він здатний кристалізувати променисту енергію Сонця та з її допомогою створювати первинні органічні сполуки з вуглекислого газу, повітря і водних розчинів. Розглядаючи обсяг і енергетичні коефіцієнти різних груп рослинності, вчений дійшов висновку, що головними трансформаторами сонячної енергії в хімічну енергію біосфери є одноклітинні зелені водорості океану, що дуже швидко розмножуються. Значну роль у цьому процесі відіграють також ліси тропічного поясу. Ось чому інтенсивне вирубування тропічних лісів у Південній Америці, Африці та Індонезії, забруднення океану, що пригнічує ріст водоростей, є вкрай несприятливими факторами, що порушують екологічну рівновагу біосфери наприкінці XX ст.

      Мислитель підходив до дослідження простору —  часу як до явища, котре має будову, тобто структуру, підкреслюючи, що це явище не тільки структурно, а й фізично володіє різними станами. Він наполягав на значних відмінностях, які існують між часом, що вимірюється всередині живих організмів, і часом «косної» (неживої") матерії. Позаяк існує різниця симетрії простору в просторі — часі живої та «косної» речовини, необхідно розрізняти і відокремлювати час життя від планетного часу.

      Упродовж  десятків років учений досліджував  роль людини в перебудові поверхні Землі. Вивчаючи мінералогію, він зацікавився масштабами технічної діяльності людства в царині видобування з надр Землі різних мінералів і руд, їх переробки, отримання людиною нових, невідомих у природі в самородному вигляді, металів і хімічних сполук. Він дійшов висновку, що масштаби людської діяльності зростають і їх можна порівняти з масштабами природних геологічних явищ. Уже в ранніх працях В. І. Вернадський писав, що технічна діяльність людства являє собою процес, накладений на природні процеси, тому він чужий їм і протиприродний. У пізніших працях мислитель стверджував, що еволюційна поява людини і розвиток наукової думки — це також природний процес, як усе в навколишньому світі. А звідси — його висновок про те, що наукова думка людства має розвиватися відповідно до законів природи, а не протиставляючи себе їм. Мислитель наполягав на нерозривності зв'язку людини з живою речовиною планети, з сукупністю організмів, які водночас існують з ним чи існували до нього, і, насамперед, — походженням. «Хоч як далеко занурювалися б ми в минуле, — писав він, — можемо бути певними, що стрінемо в ньому живі покоління, поза сумнівом генетичне зв'язані одне з одним».

      Водночас  він поділяв принцип флорентійського  натураліста Ф. Реді (1626 — 1698), який твердив, що будь-який живий організм походить від іншого живого організму. А тому Вернадський не погоджувався з твердженням, начебто живий організм зародився в земній корі завдяки самочинним змінам «косної» матерії.

      Біосфера  включає не тільки область життя (біогеосферу, фітогеосферу, геомериду, вітасферу), але і інші структури Землі, генетично пов'язані з живою речовиною. По Вернадському, речовина біосфери складається з семи різноманітних, але геологічно взаємозв'язаних частин: жива речовина; біогенна речовина; відстала речовина; біовідстала речовина; радіоактивна речовина; розсіяні атоми; речовина космічного походження. У межах біосфери скрізь зустрічається або жива речовина, або сліди її біогеохімічної діяльності. Гази атмосфери (кисень, азот, вуглекислота), природні води, так само як і каустобіоліти (нафти, вугілля), вапняки, глини і їх метаморфичні похідні (сланці, мрамори, граніти і ін.) в своїй основі створені живою речовиною планети. Шари земної кори, позбавлені в наш час живої речовини, Вернадський відносив до області "минулої біосфери". Біосфера мозаїчна по структурі і складу, відображаючи геохімічну і геофізичну неоднорідність лиця Землі (океани, озера, гори, рівнини і т. д.) і нерівномірність в розподілі живої речовини по планеті як в минулих епохи, так і у наш час. Максимальний зміст живої речовини гідросфери приурочений до мілини, мінімальне, - до глибинних акваторій (абіссаль); на суші ця нерівномірність виявляється у мозаїці биогеоценотичного покриву (ліси, болота, степи, пустелі і ін.) з мінімумом щільності живої речовини у высокогір'ях, пустелях і полярних областях.