Строение биосферы и влияние человека на неё

 

Реферат на тему: «Строение  биосферы и влияние  человека на неё» 

Введение: 

       Человек один из миллионов видов обитателей планеты Земля – Homo sapiens – человек  разумный. Мы обладаем уникальным чувством красоты и гармонии, уникальными способностями – совершенствования окружающего нас мира.

       Человек является творцом науки и техники, но, к сожалению, одновременно и разрушителем природы. Рост численности населения Земли на рубеже тысячелетий усугубил проблемы с обеспечением пищей, энергией и загрязнением окружающей среды.

       В последние десятилетия люди начали осознавать, что в мире, где так  много нужды и где окружающая среда ухудшается, невозможны здоровое общество и эффективная экономика.  Социально-экономическое развитие должно пойти по иному пути и обязано  учитывать возможности природной среды.

       Однако  мы еще не обладаем необходимыми знаниями для разумной организации нашей деятельности, для обеспечения гармоничного развития общества. Накопленные человечеством научные данные в основном ориентированы на удовлетворение конкретных, сиюминутных потребностей людей и не могут однозначно  предсказать последствия деятельности общества.

       В итоге наша цивилизация оказалась  на перекрестке дорог. Какой же путь следует выбрать? Найдутся ли силы, способные остановить разрушительные процессы и возродить надежду на будущее, или дальнейшее ухудшение состояния окружающей среды приведет мир к экологической и социальной катастрофе?

       Целью данного реферата является исследование строения биосферы как системы взаимодействия живого и неживого вещества определение влияния человека на неё.

       В связи с поставленной целью можно  формулировать следующие задачи исследования:

• рассмотрим ключевые положения учения о биосфере, используя работы не только Вернадского, но и современных авторов, при этом определим понятие «биосфера», а также рассмотрим функции живого вещества и сформулируем закон сохранения;
• определим особенности влияния человеческой деятельности на уже сложившиеся экосистемы, и перспективы развития человечества исходя из систематического разрушения им цензов, осуществляющих средообразующую деятельность.

 
 
 
 
 
 
 

Понятие и строение биосферы 

       Биосфера (от греч. bios — жизнь, sphaira — пленка) — живая оболочка Земли.

       Понятие «биосфера», по мнению В.И. Вернадского, было сформулировано (без употребления самого термина) Ж.Б. Ламарком в начале XIX в. А. Гумбольдт выделял сферу жизни как неотъемлемую часть географической оболочки. Наконец, Э. Зюсс в 1875 г. при рассмотрении основных оболочек Земли: лито-, атмо- и гидросферы, – полагал, что в области взаимодействия верхних сфер и литосферы можно выделять самостоятельную оболочку – биосферу. Э. Зюсс впервые ввел этот термин в науку.

       Около 60 лет назад выдающийся русский  ученый академик В.И. Вернадский разработал учение о  биосфере – оболочке Земли, населенной живыми организмами. В.И. Вернадский распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду обитания. Он выявил геологическую роль живых организмов и показал, что их деятельность представляет собой важнейший фактор преобразования минеральных оболочек планеты. Он писал: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Более правильно, поэтому определять биосферу как оболочку Земли, которая населена и преобразуется живыми существами.

       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 эволюции живых организмов и развитием человеческого общества.

       Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным  существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты  и отграничена слоем озона, который  задерживает губительную для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана – до 10-11км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии.

       Атмосфера. Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержится диоксид углерода (0,003 %) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества, диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород – в результате фотосинтеза.

       Гидросфера. Вода – важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в Мировом океане, который занимает около 70 % поверхности Земного шара и содержит 1 300 млн. км.

       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  литосферы, которая в течение  геологической истории Земли  выделяла большое количество водяного пара.

       Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества – продукты жизнедеятельности организмов.

       Живые организмы (живое вещество). Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и приповерхностном слое океана.

       В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21 % приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99 %. Среди животных 96 % видов беспозвоночные и только 4% позвоночные, из которых только десятая часть – млекопитающие.

       Таким образом, в количественном отношении  преобладают формы, состоящие на относительно низком уровне эволюционного развития.

       Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02%  от косного вещества биосферы, одна она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются.

       Ежегодно благодаря жизнедеятельности растений и животных воспроизводится около 10 % биомассы.

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

       Определяя биосферу, Вернадский вводит понятие  «живое вещество» – совокупность всех живых организмов. Область распространения живого вещества включает нижнюю часть воздушной оболочки (атмосферы), всю водную оболочку (гидросферу) и верхнюю часть твердой оболочки (литосферы).

       Вернадский  четко обозначает верхний и нижний пределы распространения жизни. Верхний – обусловливается лучистой энергией, приходящей из космоса, губительной для живых существ. Речь идет о жестком ультрафиолетовом излучении; оно задерживается озоновым экраном, нижняя граница которого проходит на высоте около 15 км: это верхняя граница биосферы. Нижний предел жизни связан с повышением температуры в земных недрах. На глубине 3-3,5 км температура достигает 100 °С. Наибольшую мощность биосфера имеет в океане: от поверхности до максимальных глубин в нем обитают живые существа.

       Для биосферы характерно не только присутствие  живого вещества. Она обладает также  следующими тремя особенностями: во-первых, в ней в значительном количестве содержится жидкая вода; во-вторых, на нее падает мощный поток солнечной энергии; в-третьих, в биосфере проходят поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах – твердой, жидкой и газообразной. Все это служит предпосылкой для активного обмена веществом и энергией, в котором большую роль играют организмы. Биосфера – главная арена жизни и хозяйственной деятельности человека.

       Чтобы наглядно представить биосферу как  систему, в которой живые организмы  выполняют роль системобразующего элемента, рассмотрим основные функции живого вещества: энергетическую, деструктивную, концентрационную и средообразующую.

       Энергетическая  функция выполняется прежде всего  растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений. По словам Вернадского, зеленые хлорофилльные организмы, зеленые растения, являются главным механизмом биосферы, который улавливает солнечный луч и создает фотосинтезом химические тела – своеобразные солнечные консервы, энергия которых в дальнейшем является источником действенной химической энергии биосферы, а в значительной мере – всей земной коры.

       По  расчетам Вернадского, на Земле ежегодно аккумулируется растениями около 1019 килокалорий энергии. Внутри экосистемы эта энергия в виде пищи распределяется между животными. Частично энергия рассеивается, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние. Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных ископаемых, служащие в настоящее время энергетической базой для жизни и работы людей. Растения – главный источник пищи для людей и сельскохозяйственных животных.

       Деструктивная функция состоит в разложении, минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений (углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака и т. д.), которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимается специальная группа организмов – редуценты (деструкторы).

       Особо следует сказать о химическом разложении горных пород. Благодаря живому веществу биотический круговорот пополняется минералами, высвобождаемыми из литосферы. Например, по свидетельству А.В. Лапо, плесневый грибок в лабораторных условиях за неделю высвобождал из базальта 3 % содержащегося в нем кремния, 11 % алюминия, 59 % магния, 64 % железа. Пионеры жизни на скалах – бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и лишайники – оказывают на горные породы сильнейшее химическое воздействие растворами целого комплекса кислот – угольной, азотной, серной и разнообразных органических. Разлагая с их помощью те или иные минералы, организмы избирательно извлекают и включают в биотический круговорот важнейшие питательные элементы – кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы.

       Общая масса зольных элементов, вовлекаемая  ежегодно в биотический круговорот только на суше, составляет около 8 млрд. т. Это в несколько раз превышает массу продуктов извержения всех вулканов мира на протяжении года. Благодаря жизнедеятельности организмов-деструкторов создается уникальное свойство почв – их плодородие.

       Концентрационная  функция заключается в избирательном накоплении при жизнедеятельности организмов атомов веществ, рассеянных в природе. Способность концентрировать элементы из разбавленных растворов – это характерная особенность живого вещества. Наиболее активными концентраторами многих элементов являются микроорганизмы. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых из них по сравнению с природной средой содержание марганца увеличено в 1200000 раз, железа – в 65000, ванадия – в 420000, серебра – в 240000 раз и т.д.