Биосфера и человек, структура биосферы

Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним – литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли - биосфера.

Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфе­ра) – внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25-30км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты.

Основоположником учения о биосфере по общему признанию является В.И. Вернадский. Сам термин «биосфера» появился еще в IX в. и был предложен австрийским геологом Э. Зюссом, правда без глубокого развития его роли и значения.

Биосфера по Вернадскому (как было отмечено ра­нее) — это область распространения жизни, включаю­щая наряду с организмами среду их обитания (ниж­нюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы, гид­росферу), связанная в единое целое обменом веществ и энергии. Биосфера, по Вернадскому, является геологической оболочкой Земного шара. Наиболее благопри­ятные условия для жизни сконцентрированы у поверх­ности суши и воды, поэтому здесь максимально скон­центрировано «живое вещество».

Исходя из учения о биосфере В.И. Вернадского, она включает:

■ живое вещество планеты;

■ биогенное вещество, к которому относятся газы атмосферы, каменный уголь, нефть, известняки и пр., то есть то, что создается и перерабатывает­ся в процессе жизнедеятельности живого веще­ства;

■ косное вещество, которое образуется без участия живого вещества. Это продукты тектонической де­ятельности, метеориты;

■ биокосное вещество, образующееся в результате совместной деятельности организмов и абиоген­ных процессов (почва).

■ окислительно-восстановительная функция заклю­чается в восстановлении и окислении различных веществ в живых организмах, например, восста­новлении двуокиси углерода до углеводов в про­цессе фотосинтеза и окислении их до СО₂ при дыхании;

■ круговорот веществ в природе, который осуществ­ляется при участии всех организмов биосферы. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.

Биосфера, являясь глобальной экосистемой, как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая часть представлена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой. 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т.п.

Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы.

В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:

- стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;

- обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.

При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о некой общей живой массе планеты.

Под живым веществом Вернадский понимал все количество живыхорганизмов планеты как единое целое.

Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли.

По подсчетам ученых, его масса составляет 2420 млрд.т, что более чем в две тысячи раз меньше самой легкой оболочки Земли – атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду (в настоящее время живые существа отсутствуют лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов.)

Важная функция биосферы – устойчивое поддержание жизни – основывается на непрерывном круговороте веществ, связанном с направленными потоками энергии.

Неотделимость человека от биосферы. Человеку как биологическому виду необходимы строго определенные эволюцией условия окружающей среды, или экологические факторы: газовый состав воздуха, набор ассимилируемых с пищей веществ, температура окружающей среды, режим освещенности, влажности и многое другое. При отклонении факторов среды от нормы возможны нарушения жизнедеятельности вплоть до несовместимости с жизнью.

Человек входит в биотический компонент биосферы, где он связан пищевыми цепями с продуцентами. Сам, являясь консументом 1-го и 2-го порядков.

В организме человека как «живого вещества» все процессы жизнедеятельности подчинены определенным ритмам, то есть, синхронизированы с периодическими солнечно - лунно-земными, а так же космическими влияниями, вследствие постоянного обмена информацией, энергией и веществом с окружающей средой.

Суточные биоритмы активности человеческого организма складываются под воздействием процессов, протекающих на поверхности Земли. Их называют циркадными. (сон-бодрствование, колебания температуры тела, концентрации электролитов и уровня гормонов). Более длительные циклы называют инфрадианными, а более короткие – ультрадианными. Суточные и околосуточные ритмы – неотъемлемое свойство живых систем. Важность циркадного ритма, основного для жизнедеятельности организма, обусловлена совпадением длительности его периода с длительностью обращения Земли вокруг собственной оси.

Между живым организмом и средой происходит непрерывный обмен веществами и энергией, которая необходима организму для поддержания всех его жизненно важных функций. Энергия в организме выделяется за счет окисления сложных органических соединений, то есть белков, жиров и углеводов. Накопление энергии происходит в молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая является универсальным источником энергии в организме. Часть энергии выделяется в виде теплоты, часть идет на совершение работы.

Совокупность в живом организме всех химических превращений, обеспечивающих его жизнедеятельность, называется обменом веществ, или метаболизмом. Процессы метаболизма разделяются на 2 группы: анаболизм, или ассимиляция и катаболизм, или диссимиляция. Первая группа включает процессы биосинтеза органических веществ. Анаболизм обеспечивает рост, развитие организма, обновление его структур и накопление энергии. Катаболизм это процессы расщепления сложных молекул до простых веществ.