Биосфера

  НОУ «МОСКОВСКИЙ ПСИХОЛОГО – СОЦИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Факультет логопедии

Кафедра логопедии

Реферат по «Концепции современного естествознания»

на тему «Биосфера »

Москва

2011

Содержание

1.Ведение                                                                                                         3

2.Биосфера                                                                                                        3

3.Биосфера, ее структура и функции                                                             3

4.Живое вещество                                                                                            4

5.Принципы устройства биосферы                                                                6                                        

6.Заключение                                                                                                    8

7.Список используемой литературы                                                            10

Введение.

Сегодняшняя экологическая обстановка на нашей планете оставляет желать лучшего, поэтому прежде всего стоит обратить внимание на взаимоотношения человечества и биосферы. Загрязнение биосферы – первопричина болезней и преждевременных смертей. Основная задача нашего времени – не допустить необратимых изменений, связанных с загрязнением окружающей среды. Общество постоянно развивается, но вместе с прогрессом растёт количественный и качественный характер загрязнения биосферы. Человечество в целом, а не отдельные страны должны позаботиться о создании системы охраны окружающей среды иначе просто придется жить в скафандре.

2.Биосфера.

В 1875 году в научной литературе появился термин «биосфера». Его предложил Эдуард Зюсс (1831-1914) – известный австрийский геолог. Введя в науку новый термин, Э.Зюсс не дал ему определения, поэтому слово «биосфера» стало изредка использоваться в геологической литературе, причем каждый раз в различном значении.

В 1926 году в Ленинграде вышла книга выдающегося русского ученого В.И.Вернадского «Биосфера». В этой книге впервые дано представление о биосфере Земли как о планетарной оболочке, наполненной, преобразованной и постоянно преобразуемой организмами. В.И. Вернадский распространил понятие «биосфера» не только на организмы, но и на среду обитания. Подчеркивая геологическую роль живых организмов, Вернадский писал: «На  земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

3.Биосфера, ее структура и функции.

Длительный период добиологического развития нашей планеты, определяющийся действием физико-химических факторов неживой природы, закончился качественным скачком-возникновением органической жизни. С момента своего появления организмы существуют и развиваются в тесном взаимодействии с неживой природой, причем процессы в живой природе на поверхности нашей планеты стали преобладающими. Под действием солнечной энергии развивается принципиально (планетарных масштабов) система- биосфера.

В составе биосферы различают:

      Живое вещество, образованное совокупностью организмов;

      Биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др.);

      Косное вещество, образующееся без участия  живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты);

      Биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.

Границы жизни определяются факторами земной среды, которые препятствуют существованию живых организмов. Верхняя граница биосферы проходит на высоте около 20 км от поверхности Земли и ограничена озоновым слоем, который задерживает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца, губительную для жизни. В гидросфере земной коры живые организмы населяют все воды Мирового океана- до 10-11 км  в глубину. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5  км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновении воды в жидком состоянии.

Атмосфера. Газовая оболочка Земли состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержатся диоксид углерода (0,003%) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности среды и водной среде. Для процессов жизнедеятельности важны: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества; диоксид углерода, используемый зелеными растениями в фотосинтезе; озон, создающий экран, защищающий земную поверхность от ультрафиолетового излучения. Атмосфера образовалась в результате мощной вулканической и горообразовательной деятельности, кислород появился значительно позднее как продукт фотосинтеза.

Гидросфера. Вода - важный компонент биосферы и необходимое условие существования живых организмов. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием геологических процессов в литосфере, при которых выделялось большое количество водяного пара.

Литосфера. Основная масса живых организмов находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва состоит из неорганических веществ (песок, глина, минеральные соли), образующихся при разрушении горных пород, и органических веществ- продуктов жизнедеятельности организмов.

4.Живое вещество.

Огромной заслугой Вернадского В.И. является обоснование нового содержания представлений о живом веществе. Живым веществом Вернадский называл «совокупность организмов, сведенных к их весу, химическому составу и энергии». Живое вещество по своей массе представляет собой ничтожную часть биосферы. Если все живое вещество Земли равномерно распределить по ее поверхности, то оно покроет нашу планету слоем толщиной 2 см. Однако именно живое вещество, по мнению Вернадского, выполняет ведущие функции в формировании земной коры.

Живое вещество обладает рядом специфических свойств:

1.      Живое вещество характеризуется огромной свободной энергией.

2.      В живом веществе химические реакции протекают в тысячи раз быстрее, чем в неживом веществе. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе пользуются понятием исторического, а косном веществе - геологического времени.

3.      Химические соединения, входящие в состав живого вещества (ферменты, белки и др.), устойчивы только в живых организмах.

4.      Живому веществу присуще произвольное движение - пассивное, обусловленное ростом и размножением, и активное - в виде направленного перемещения организмов. Первое является свойством всех живых организмов, второе характерно для животных и в редких случаях - для растений.

5.      Для живого вещества характерно гораздо большее химическое и морфологическое разнообразие, чем для неживого.

6.      Живое вещество в биосфере Земли находится в виде дисперсных тел - индивидуальных организмов. Размеры и масса живых организмов сильно колеблются (диапазон более 10).

7.      Живое вещество возникает только из живого  и существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений.

Живые организмы в пределах биосферы распределены очень неравномерно. На большой высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются очень редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и поверхностном слое Мирового океана.

В.И.Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки, занимающие огромные площади, и сгущения жизни, представленные небольшими площадями (например, пруд). Вся остальная часть биосферы является зоной разряжения живого вещества.

В океане можно выделить две жизненные пленки  - планктонную и донную, которые находятся на границе раздела фаз. Планктонная лежит на границе атмосферы и гидросферы, донная – на границе гидросферы и литосферы. Сгущения жизни в океане различают трех типов: прибрежные, саргассовые и рифовые.

На суше имеются различные формы концентрации жизни. Верхняя пленка жизни на суше  - наземная, расположенная на границе атмосферы и литосферы. Под ней находится  почвенная пленка жизни, представляющая собой сложную систему, населенную огромным количеством бактерий, простейших и других представителей живых организмов.

Сгущения жизни представлены на суше береговыми, пойменными и тропическими формами.

Важная закономерность наблюдается в соотношении видового состава живых организмов на Земле. Растения составляют 21% от общего числа видов, образуя 99% общей биомассы. Среди животных 96%видов представлены беспозвоночными и только 4% - позвоночные, из которых только 10% - млекопитающие.

Таким образом, организмы, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития, в количественном отношении значительно преобладают.

Масса живого вещества очень мала по сравнению с массой неживого вещества и составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы. В то же время биокосное вещество играет главенствующую роль в геохимических процессах. Ежегодно благодаря жизнедеятельности растений и животных воспроизводится около 10% биомассы.

Живым веществом в биосфере выполняются важные функции:

1.      Энергетическая функция – поглощение солнечной энергии и энергия при хемосинтезе, дальнейшая передача энергии пищевой цепи.

2.      Концентрационная функция – избирательное накопление определенных химических веществ.

3.      Средообразующая функция – преобразование физико-химических параметров среды.

4.      Транспортная функция  - перенос веществ в вертикальном и горизонтальном направлениях.

5.      Деструктивная функция – минерализация необиогенного вещества, разложение неживого неорганического вещества.

Живые организмы осуществляют миграцию химических элементов биосфере в процессе в процессе дыхания, питания, обмена веществ и энергии.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

5.Принципы устройства биосферы.

Итак, биосфера – совокупность всех живых организмов вместе со средой обитания. Среда обитания включает воду, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть земной коры. Живые и неживые вещества биосферы находятся в непрерывном взаимодействии и единстве, образуя целостную систему. Многолетняя работа В.И.Вернадского над проблемами взаимодействия живой материи и геохимических процессов на Земле была завершена созданием учения о биосфере, основными положениями которого являются следующие.

1.      Целостность биосферы определяется согласованностью всех процессов в биосфере, ограниченных физическими константами, уровнем радиации и пр.

2.      Земные законы движения атомов, преобразования энергии являются отражением гармонии космоса, обеспечивая гармонию и организованность биосферы. Солнце как основной источник энергии биосферы регулирует жизненные процессы на Земле.

3.      Живое вещество биосферы с древнейших времен активно трансформирует солнечную энергию в энергию химических связей сложных органических веществ. При этом сущность живого постоянна, изменяется лишь форма существования живого вещества. Само живое вещество не является случайным созданием, а есть результат превращения солнечной световой энергии в действительную энергию Земли.

4.      Чем мельче организмы, тем с большей скоростью они размножаются. Скорость размножения зависит от плотности  живого вещества. Растекание жизни – результат проявления ее геохимической энергии.

5.      Атмосферные организмы получают все необходимые для жизни вещества из окружающей косной материи. Для жизни гетеротрофов необходимы готовые органические соединения. Распространение фотосинтезирующих организмов (автотрофов) ограничивается возможностью проникновения солнечной энергии.

6.      Активная трансформация живым веществом космической энергии сопровождается стремлением к максимальной экспансии, стремлением к заполнению всего живого пространства. Этот процесс В.И.Вернадский назвал «давлением жизни».

7.      Формами нахождения химических элементов являются горные породы, минералы, магмы, рассеянные элементы и живое вещество. В земной коре происходят постоянные превращения веществ, круговороты, движение атомов и молекул.

8.      Распространение жизни на планете определяется полем устойчивости зеленых растений. Максимальное поле жизни ограничивается крайними пределами выживания организмов, которое зависит от устойчивости химических соединений, составляющих живое вещество, к определенным условиям окружающей среды.

9.      Количество живого вещества в биосфере постоянно и соответствует количеству газов в атмосфере, прежде всего кислорода.

10. Всякая система достигает устойчивого равновесия, при котором свободная энергия системы приближается к нулю.

Особое место в трудах В.И.Вернадского занимает концепция эволюции биосферы. Он выделяет три этапа развития биосферы. Первый - возникновение первичной биотическим круговоротом веществ. Ведущие факторы на этом этапе – геологические и климатические изменения на Земле. Второй этап – усложнение структуры биосфера в результате появления одноклеточных и многоклеточных эукариотных организмов. Движущим фактором выступает биологическая эволюция. И наконец, третий этап – возникновение человеческого общества и постоянное превращение биосферы в ноосферу. Ведущим фактором в этом процессе является разумная деятельность человека, характеризующая рациональным регулированием взаимодействий человека и природы.

Заключение.

Конец второго тысячелетия завершился глобальным воздействием человечества на структуру и функции биосферы. Развеян миф о бесконечности и неисчерпаемости ресурсов биосферы – водных, биологических, минеральных и других. На любом участке суши или водоёма можно встретить «следы человечества». Нарушений «равновесий» в природе так много, что люди всё чаще задумываются над проблемой «человек и биосфера». Мощная и разветвленная индустрия, поглощая и перерабатывая много сырья, все сильнее загрязняет планету, размеры которой конечны. Значение обратных связей нарастает. Человечество уже испытывает на себе «ответный удар» загрязненной им биосферы. Погибли многие виды организмов, значение которых в механизме природы не было вовремя оценено, загрязняются пресные водоёмы, загрязнен воздух в городах (смоги), синтетика всё больше вытесняет природные материалы; шумы и различные излучения (радиоволны, радиоактивность) существенно влияют на психику и здоровье людей.

Человек вышел в Космос, Ступил на Луну. Число проблем общечеловеческого и планетарного значения резко нарастает, а многие «победы» человека над природой нуждаются в переоценке. На Западе появляются панические прогнозы, созвучные мифу о «конце света». Проблемой номер один становятся здоровье человечества. Историческая ответственность за это лежит на капиталистическом обществе с характерными для него войнами, бесплановостью хозяйства, погоней за сверхприбылями.

Разрешение назревающего конфликта в системе «биосфера и человечество» люди видят в Науке и Мире. Только наращивая уровень знаний в естественных и гуманитарных науках и осмотрительно и активно внедряя их, человечество сможет, вопреки паническим прогнозам, не только приостановить загрязнение биосферы, но и во много раз увеличить использование ресурсов биосферы без подрыва производительности сил Земли. Один из путей мелиорации планеты состоит в широком использовании циклических процессов в производстве; создание замкнутых по воде циклов в промышленности – лекарство первой помощи.

Естественно, что без хорошо разработанной теории нельзя успешно решить ни один из вопросов проблемы «биосфера и человечество». Мы можем гордиться, что в нашей стране впервые в мире было создано фундаментальное учение о биосфере. Его создателем был выдающийся естествоиспытатель В. И. Вернадский. Опираясь на труды и идеи В. И. Вернадского, необходимо приступить к глубокой количественной разработке всех аспектов учения о биосфере и скорейшему внедрению их в практику

Список используемой литературы.

1.Михайлов А.А., «Концепции современного естествознания» - Питер.: 2009г., стр. 259-270.

2. Вернадский В. И., «Химическое строение биосферы Земли и её окружения»— М.: Наука, 2001 г., стр. 55-57.

3.Шипунова О.Д., «Концепции современного естествознания» - М.: 2006г., стр. 343-348.

2