Реферат: Биосфера и предельные возможности Земли
Биосфера является глобальной экосистемой. Планетарной биоте принадлежит центральное место в глобальной экосистеме и что живое вещество не рядовой компонент природной среды, а выступает в ней в роли надкомпонента, по состоянию которого следует судить о биосфере в целом.
На основе изложенного выше можно заключить, что живое вещество биосферы, подразделяемое на растения, животные, грибы и микроорганизмы, имеет существенное значение как единая сила, преобразующая поверхность планеты.
Из закона вытекает, что биоту Земли нельзя рассматривать лишь как структуру, возобновляющие экологические ресурсы. Способность живого вещества оказывать преобразующее действие на окружающую среду и определенным образом организовывать ее, свидетельствует о его обладании функциями управления.
В результате осуществления этих функций биосфера обладает свойством саморегуляции, позволяющими по некоторым показателям и особенностям оставаться постоянной даже на весьма длительные промежутки времени. В основном эта особенность связана со средним химическим свойством и массой живого вещества биосферы, так как живая часть неизменно составляет определенную долю массы всей биосферы. Только при этом условии на протяжении длительных периодов существования биосферы не нарушается постоянство химических процессов приповерхностной части литосферы, в которой выражается химическое действие жизни. Следовательно, с момента образования биосферы жизнь уже должна состоять из многочисленных и разнообразных форм, имеющих различные функции.
Биохимические функции можно классифицировать и по основным (ведущим) химическим элементам.
Так, кислородно-углеродная функция осуществляется зелеными растениями. Практически весь кислород возник в результате деятельности организмов путем разложения молекул углекислоты.
Углекислотная функция, независимо от кислородной, осуществляется всеми живыми организмами, в том числе и бактериями. В результате их деятельности образующийся газ, растворяясь в водах, оказывает огромное влияние на миграцию большинства химических элементов.
Озонная и перекисьводородная функции заключаются в продуцировании сильных окислителей – озона и перекиси водорода.
Азотная функция заключается в накоплении азота в результате жизнедеятельности микроорганизмов и других биогенных процессов.
Углеводородная функция обеспечивается в бескислородной среде при микробиологическом разложении органических остатков, что приводит к образованию метана и других углеводородов.
Сероводородная функция обеспечивается также в бескислородной среде, содержащей органические остатки и сульфаты, сульфатредуцирующими бактериями, разлагающими органические вещества и сульфаты с выделением углекислого газа и сероводорода.
Водородная функция заключается в образовании в бескислородной среде водорода при разложении органических остатков бактериями.
Важно осознать, что нет организма, который один мог бы исполнять все биогеохимические функции. Исключено также и то, чтобы в ходе геологического времени происходила смена организмов, замещающих друг друга в исполнении какой-либо одной биогеохимической функции, без изменения ее самой. Только со времени появления в биосфере цивилизованного человечества один организм оказался способным одновременно вызывать разнообразные химические процессы, достигая этого разумом и техникой, а не физиологической работой своего организма.
Строение биосферы
Сегодня структура биосферы необычайно сложна и полностью ассиметрична. Это проявляется в неравномерном распределении континентов и океанов, широком сочетании горных массивов и равнинной местности, в разнообразии почв, континентальных и морских водоемов, климатических условий и т.д.
Важнейшей особенностью строения биосферы является наличие поля устойчивости (существования) жизни. Первое поле характеризуется условиями, которые выдерживает жизнь, не прекращая свои функции, а второе – условиями репродукции организмов.
Принципиальные границы биосферы определены как границы существования активной жизни.
Живое вещество в биосфере распределено весьма неоднородно: его основная масса сосредоточена в относительно узком пространстве, называемом пленкой жизни (рис. 1).
Рис. 1. Схема строения биосферы
В настоящее время детально охарактеризованы две формы концентрации жизни:
· Жизненные пленки, прослеживаемые на огромных площадях;
· Сгущения жизни, имеющие локальное распространение.
Основные для биосферы три горизонтальные пленки жизни расположены на границах раздела «литосфера – гидросфера – атмосфера»: в водоемах близ поверхности, на дне морей и океанов, на поверхности суши.
Учение Вернадского о биосфере
Российский ученый геобиохимик В.И.Вернадский – классик науки, великий ученый, основоположник учения о биосфере. Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли и космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество – это формы, уровни организации биосферы.
«Решать биологические вопросы изучением только одного – во многом автономного организма нельзя, - писал Вернадский. – Мы знаем, что организм в биосфере – не случайный гость: он часть сложной закономерной организованности». Чем же характеризуется эта организованность, в чем она проявляется? Вернадский отвечал на этот вопрос так: «Организованность резко отличается от механизма тем, что она находится непрерывно в становлении, в движении всех ее самых мельчайших материальных и энергетических частиц. В ходе времени – в обобщениях механики и в упрощенной модели – мы можем выразить организованность так, что никогда ни одна из ее точек не возвращается закономерно, не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была раньше».
Развивая учение о биосфере, Вернадский пришел к следующим выводам (биогеохимическим принципам): «Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению».
«Эволюция видов, приводящая к созданию форм, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере». Этот биогеохимический принцип Вернадского утверждает высокую приспосабливаемость живого вещества, пластичность, изменчивость во времени.