Вопрос 23. Учение В.И. Вернадского о биосфере

Основоположником учения о биосфере является В.И. Вернадский. Он подчеркивал, что биосфера — результат сложнейшего механизма геологического и биологического развития и взаимодействия косного и биогенного вещества. Живое вещество биосферы — совокупность всех ее живых организмов. Высшую стадию развития биосферы Вернадский назвал ноосферой, когда разумная деятельность человека является определяющим фактором развития жизни.

В работах 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:

- живое вещество

-  косное (неживое) вещество

- неживое биогенное вещество

-  биокосное вещество

Живое вещество - совокупность живых организмов, населяющих  планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы.

Биомасса - величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым.

Косное вещество - такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.

Неживое биогенное вещество - образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь)

Биокосное вещество -создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (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, достаточное количество воды).Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов.

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.

Одна из основных заслуг Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные биогеохимические функции.

Благодаря этому обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии.

Функции:

- энергетическая

- газовая

- окислительно-восстановительная

- концентрационная

- информационная

Энергетическая функция - накопление и преобразование растениями энергии Солнца и передаче ее по пищевым цепям: от продуцентов - к консументам и, далее, - к редуцентам.

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. Живые клетки располагают эффективными ферментами, что способны осуществлять многие окислительно-восстановительные реакции в миллионы раз быстрее, чем это может происходить в абиогенной среде.

В осуществлении газовой функции ведущая роль принадлежит зеленым растениям, которые в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу О2. В то же время, большинство живых организмов 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.

Концентрационная функция заключается в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Особое внимание в своих трудах ученый уделял возрастающему влиянию человека на ход эволюции биосферы

Информационная функция. С появлением первых примитивных живых существ на планете появилась активная («живая») информация, отличающаяся от той «мертвой» информации, которая является простым отражением структуры. Способность воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию совершила опережающую эволюцию в природе и стала важнейшим экологическим системообразующим фактором.

 

Вопрос 24. Биосфера Земли: понятие, структура. Эволюция биосферы.

Б иосфера — оболочка Земли, населенная живыми организмами.

Включает:

- нижнюю часть атмосферы

-  гидросферу

- верхнюю часть литосферы.

Структура.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана.

Ограничивают область распространения жизни слишком высокие или низкие температуры.

Верхняя граница основного слоя биосферы расположена на высоте нескольких десятков метров над поверхностью растительного покрова на суше или над океаном.

Нижняя - по горизонту грунтовых вод или максимального проникновения корней растений и роющих животных.

В океане она ограничена слоем проникновения солнечных лучей, достаточным для осуществления фотосинтеза (не более 100 м) или глубиной сохранения биологической активности в донных осадках. За этими пределами остается ничтожная часть живых организмов, но находятся огромные массы продуктов их жизнедеятельности - в атмосфере (газы, пары воды), в гидросфере (растворенная и взвешенная органика).

 

Масса живого вещества биосферы сравнительно мала. Если ее распределить по всей поверхности планеты, то получится слой всего в 1,5 см.

Функции биосферы:

- энергетическая

- газовая

- окислительно-восстановительная

- концентрационная

- информационная

Фазы эволюции биосферы:

1. Добиотическая фаза, в ходе которой химическая эволюция подготавливала возникновение жизни