что способствует сохранению стабильности биосферы
Биосфера и ее границы (3 фото)
История термина «биосфера»
Ж. Б. Ламарк в 1802 году назвал биосферой совокупность всех живых организмов Земли.
Э. Зюсс в 1875 году ввел термин «биосфера» — тонкая пленка земной поверхности, населенная жизнью.
В. И. Вернадский в 1919 создал учение о биосфере, в нем:
«Биосфера — «область жизни», включающая живые организмы и среду их обитания; особая оболочка Земли, в пределах которой проявляется геологическая деятельность живого населения планеты».
Ноосфера (по Вернадскому) — сфера человеческого разума.
Границы биосферы
Верхняя граница в атмосфере: 15 — 20 км.
Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5 — 7,5 км.
Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Нижняя граница в гидросфере: 10 — 11 км (Марианская впадина).
Определяется дном Мирового океана, включая донные отложения.
Ту часть биосферы, в которой в настоящее время постоянно встречаются живые организмы, называют эубиосферой, ее границы несколько уже.
Таким образом, биосфера включает в себя часть атмосферы, гидросферы и литосферы.
Биомасса биосферы
Общая сухая биомасса биосферы оценивается в 2,5 x тонн. Большая часть этой биомассы приходится на наземные экосистемы, биомасса океана составляет лишь около 0,003 x тонн. Основную часть биомассы суши составляют наземные растения, их биомасса примерно в 500–1000 раз больше, чем биомасса животных. Из всех видов диких животных, по-видимому, наибольшей биомассой обладает морской рачок Euphausia suberba (150 млн. тонн), но общая биомасса одомашненного человеком крупного рогатого скота (Bos taurus) еще больше — 520 млн. тонн, как и самих людей — 350 млн тонн. Большой биомассой обладают муравьи (3 млрд тонн) и морские рыбы (800 — 2000 млн. тонн), но это группы животных, включающие множество видов. Общая биомасса наземных растений — 560 млрд. тонн, морского фитопланктона и растений — 5 — 10 млрд. тонн, наземных животных — 5 млрд. тонн.
Наибольшая концентрация биомассы на границах сред:
граница литосферы и атмосферы;
граница гидросферы и атмосферы (планктонные организмы);
граница литосферы и гидросферы (бентосные организмы).
Первичная биомасса образуется автотрофами (обычно растениями) в процессе фотосинтеза с использованием солнечной энергии. Поэтому минимальная биомасса наблюдается в пустынях и во льдах, что связано в первую очередь с минимальным количеством растений в качестве источника прироста биомассы.
Структура биосферы
1.Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4 — 3,6 x тонн (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (около 3 x тонн), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Однако именно эта часть биосферы является наиболее важной, т. к. активно участвует в биогеохимических циклах и преобразует неживое вещество Земли.
2. Биогенное вещество — осадочные породы, состоящие из продуктов жизнедеятельности живых организмов или представляющие собой их разложившиеся остатки (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, ископаемые угли, нефть и др.).
3. Косное вещество — вещество, образующееся без участия живых организмов.
4. Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д.
5. Радиоактивные вещества и продукты их распада, а также атомы, непрерывно образующиеся из земного вещества под влиянием космических излучений.
6. Вещество космического происхождения (метеориты).
Биология. 10 класс
§ 54. Понятие об эволюции и стабильности биосферы
Понятия об эволюции и стабильности биосферы
Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Эволюция биосферы — это естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
В. И. Вернадский выделял три этапа в эволюции биосферы.
Первый этап — возникновение жизни и первичной биосферы. На этом этапе главенствующее положение занимали химические реакции, естественные геологические и климатические изменения.
Второй этап — это появление новых и разнообразных одно- и многоклеточных организмов. На этом этапе главную роль играла биологическая эволюция.
Третий этап — появление человека и общества, которое начинает в своих интересах воздействовать на биосферу, превращая ее в ноосферу, или новое эволюционное состояние.
Эволюция биосферы представляет историю жизни на Земле. Земля как геологическое тело образовалась приблизительно 4,54 млрд лет назад, когда на ее расплавленной поверхности появилась твердая, хотя очень тонкая и горячая земная кора.
Расплавленный наружный слой Земли со временем охлаждался. Вулканическая активность и выделение газов привели к возникновению первичной атмосферы, а конденсация водяного пара при охлаждении — к возникновению океанов. В этой водной среде появились первые формы жизни. По мнению ученых, они были представлены гетеротрофными анаэробными бактериями. Эти организмы накапливали энергию в основном в результате процессов гликолиза и брожения. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов — цианобактерий. Деятельность этих организмов привела к накоплению в атмосфере свободного кислорода, количество которого увеличивалось, а содержание углекислого газа уменьшалось. Это дало толчок интенсивному развитию аэробных организмов. Предполагается, что около 1 млрд лет назад содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1 %. Это обеспечило организмы необходимой для жизнедеятельности энергией и привело к образованию многоклеточных организмов, их дальнейшему развитию и усложнению.
Организмы, завоевав различные среды обитания, стали интенсивно развиваться. Около 475 млн лет назад появились первые наземные зеленые растения. Это способствовало дальнейшему обогащению атмосферы кислородом и более интенсивному процессу образования органического вещества.
Параллельно развивались и гетеротрофы (членистоногие, рыбы, амфибии), которые для дыхания потребляли кислород и выделяли в атмосферу углекислый газ. Они также поддерживали энергетический баланс в природе, регулируя численность растений и других организмов.
Примерно 350—400 млн лет назад установилось равновесие между образованием и расходованием кислорода, содержание его в атмосфере достигло 21 % (по объему), и это равновесие сохраняется и сейчас.
В результате уравновешивания деятельности автотрофов и гетеротрофов, участвующих в круговороте веществ в биосфере, сформировалось состояние гомеостазиса (постоянства, устойчивости).
В целом эволюция живой природы сопровождалась постоянным усложнением биосферы, увеличением многообразия живых организмов и усложнением экосистем.
Около 200 млн лет назад появились первые млекопитающие. Они освоили не только сушу, но также пресные и морские водоемы, почву, воздушное пространство. Млекопитающие обеспечили необычайно широкое по сравнению с другими позвоночными использование пищевых ресурсов. Их спектр питания был разнообразнее рационов других наземных и водных позвоночных. Это увеличило значение млекопитающих в биосфере.
Род Человек появился 2,5 млн лет назад. По мнению ученых, примерно 50 тыс. лет назад человек приобрел современный вид и начал свою трудовую деятельность. Изготовление и применение орудий труда дали человеку возможность активно воздействовать на природу. Это привело к образованию очень мощного в истории биосферы фактора — антропогенного, который по степени воздействия можно сравнить с крупным геологическим процессом. Этот фактор может стать причиной нарушения гомеостатического состояния биосферы.
Сознательная деятельность человека в пределах биосферы способствовала превращению ее в ноосферу. Понятие «ноосфера» (от греч. nóos — разум, spháira — шар) было впервые введено в науку в 1927 г. французским геологом Э. Леруа. В. И. Вернадский истолковывал ноосферу как высшую стадию развития биосферы, при которой разумная деятельность человечества становится главной движущей силой ее развития.
Человечество создает на Земле свою, интенсивно развивающуюся культурную среду, передавая от поколения к поколению трудовой и духовный опыт. Масштабы взаимодействия современного общества с природой определяются в основном потребностями человека. Они связаны с непрерывно нарастающим уровнем технического и социального развития.
В результате производственной деятельности человека возник новый процесс обмена веществ и энергии между природой и обществом. Этот обмен носит уже техногенный характер и называется антропогенным обменом веществ и энергии. Он существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его, и отличается от биологического круговорота своей незамкнутостью, то есть носит открытый характер. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе — производственные и бытовые отходы. Отходы производства ухудшают природную среду, многие из них не разлагаются до природного состояния. В период научно-технического прогресса масштабы и скорость антропогенного обмена резко возрастают, вызывая заметные изменения в биосфере. Техническая мощь человека достигла масштабов, соизмеримых с биосферными.
Поэтому человек должен правильно понимать закономерности эволюции биосферы и, исходя из этого разумно регулировать ее экологическое развитие. Мы должны научиться осознанно управлять эволюцией биосферы и поддерживать ее стабильность
Стабильность биосферы — это ее способность сохранять равновесное состояние, прежде всего в результате непрерывного поступления солнечной энергии, используемой фотоавтотрофными организмами и преобразуемой ими в первичное органическое вещество. Также стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, их постоянном размножении и адаптации к жизни в разных условиях среды. Не менее важно для стабильности биосферы поддержание непрерывного биогенного круговорота веществ за счет различных типов и способов питания живых организмов.
Результатом миллиардов лет эволюции является современная биосфера Земли, дифференцированная на множество экосистем и включающая более 2,5 млн ныне живущих видов живых организмов. За всю историю Земли по приблизительным подсчетам существовало примерно 500 млн видов.
Однако стабильность биосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями. Некоторые процессы, вызванные техногенной деятельностью человека, направлены противоположно их естественному ходу в биосфере.
В настоящее время перед человечеством стоит ряд глобальных проблем по сохранению стабильности биосферы. Это, в частности, предотвращение вырубки лесов, уменьшение химического загрязнения среды, объема бытовых отходов, сокращение выбросов парниковых газов, сохранение биологического разнообразия. Мировым сообществом предпринимаются попытки решения этих проблем в рамках международных конвенций и соглашений (Конвенция о трансграничном загрязнении атмосферного воздуха на большие расстояния, Рамочная конвенция ООН об изменении климата и Киотский протокол, Конвенция о биологическом разнообразии), что будет способствовать поддержанию стабильности биосферы.
Повторим главное. Современная биосфера возникла в результате длительной эволюции. Выделяют три этапа в эволюции биосферы: возникновение жизни и первичной биосферы (химические реакции, естественные геологические и климатические изменения); появление биологического разнообразия — новых видов растений и животных (освоение новых сред жизни); появление человека и общества (воздействие на биосферу антропогенного фактора, превращение ее в ноосферу). Главная задача человечества — научиться осознанно управлять эволюцией биосферы и поддерживать ее стабильность.
Влияние биогеохимических круговоротов на стабильное существование биосферы
Обновлено: 22 Сентября 2021
Наша планета — это огромный мир живых организмов, каждый их которых выполняет свою функцию. Что угрожает сегодня экосистеме нашей планеты?
Стабильное существование биосферы Земли — что обеспечивает основу
Биосферой называют живую оболочку планеты, заселенную живыми организмами. Это часть планеты, которая находится под их воздействием и состоит из продуктов их жизнедеятельности.
Биосфера — сложная экологическая система, которая обеспечивает себе стабильное существование за счет точного и сложного регулирования всех ее составных частей. Она существует благодаря солнечной энергии и происходящим в ней химическим процессам. В ее состав входят земля, вода, природные вещества — все, что необходимо для существования живых организмов.
В биосфере живет и развивается более трех миллионов растений, животных и бактерий, в том числе человек.
Живые организмы являются главной силой, которая меняет и преображает планету. Эту роль они выполняют на протяжении всего существования на Земле.
Основы стабильности биосферы:
Стабильность биосферы поддерживается происходящими в ней круговоротами веществ и превращением энергии.
Устойчивость биосферы зависит от факторов:
Все три фактора должны действовать во взаимосвязи, чтобы не нарушать стабильность существования системы.
Неустойчивая биосфера и устойчивое развитие
За период своего существования биосфера прошла сложный путь развития: была на грани уничтожения, но снова возрождалась.
Примером катастрофы ученые называют столкновение Земли с крупным астероидом, произошедшее 65 млн лет назад. Природный баланс был нарушен. В результате погибли крупные позвоночные, в том числе динозавры. Планета почти полностью лишилась лесного покрова. Органическая жизнь на земле возродилась спустя 3 млн лет.
Ученые предполагают, что за время катастроф исчезли несколько миллиардов видов жизни.
Вулканические извержения, сход ледников также значительно повлияли на биосферу Земли: привели к дестабилизации, нарушали биологический круговорот. Однако спустя время система приспосабливалась и восстанавливалась.
Эти факты говорят об устойчивости биосферы. Биохимические реакции синтеза и разложения работают без сбоев. Разрушение этих реакций приведет к уничтожению всей биосферы в течение нескольких десятков лет.
Однако в последнее столетие ученые все чаще стали говорить о неустойчивости биосферы. Причина тому — антропогенное воздействие. Рост населения планеты привел к тому, что люди стали потреблять больше ресурсов, чем экосистема способна воспроизвести. Вмешательство человека в законы природы стало столь значительным, что биосфера не успевает восстанавливаться после глобального воздействия на нее.
Настало время, когда человечеству необходимо совместно планировать экономическое развитие, которое должно предусматривать сохранение и восстановление природной среды планеты Земля.
В конце ХХ века учеными введен термин «устойчивое развитие». Под ним понимается процесс взаимодействия всех стран, заключающийся в согласовании вопросов развития научно-технического прогресса и эксплуатации природных ресурсов.
Организация объединенных наций считает, что это многоэтапный процесс, который требует постепенного перехода к устойчивому развитию. В настоящее время предложено отказаться от нерационального использования природных богатств. Но сделать этот шаг в условиях конкуренции, стремления к росту прибыли, а также других жизненных ценностей людей пока не представляется возможным.
Ученые мира работают над решением вопроса рационального использования имеющихся природных ресурсов, занимаются поиском оптимальных путей переработки отходов, утилизации мусора, внедрением новых экологичных технологий. Особая задача — сохранение биологического разнообразия планеты.
Устойчивое развитие невозможно без сокращения конфликтов между людьми, умения договариваться и принятия адекватных совместных решений.
Основным документом по сохранению нашей планеты на сегодня является Хартия Земли. Это международная декларация, в которой изложены основные принципы создания устойчивого общества в ХХI веке.
Влияние биогеохимических круговоротов на стабильность биосферы
Мир природы представляет собой гармоничное целое. Все виды животных и растений имеют общий химический состав: белки, жиры, углеводы, ферменты и др. Реакции, которые происходят в них, идут на основе ассимиляции и диссимиляции. Таким образом, в результате объединения видов системы, биоценоза, образуется единая структура, которая работает четко и слаженно. Это и создает ее стабильность.
Термин биогеохимические циклы предложил академик В.В. Вернадский. Под ним понимается круговорот питательных веществ, в котором участвуют живые и неживые системы.
Биогеохимический круговорот живой материи — это закономерный безостановочный процесс, в результате которого происходит перераспределение вещества, энергии, информации. Он обеспечивает воспроизводство всего живого на планете. Существует три основных типа круговоротов:
Поступление и расход всех элементов сбалансирован. Например, круговорот углерода начинается с фотосинтеза. В результате углерод превращается в глюкозу. Из нее образуются все дальнейшие вещества, необходимые живым организмам. Растения поедаются животными. Углерод перемещается в их тела. Они выдыхают углерод в форме углекислого газа. Таким образом, круг замыкается.
Круговорот воды совершается под воздействием солнечной энергии. Вода, испаряясь из водоемов, вновь поступает на землю в виде дождя. Над сушей количество природных осадков выпадает больше, чем над океаном. Этот дисбаланс компенсируется речными потоками, идущими к океану.
Химические элементы, совершая круговорот, переходят из живых организмов в неживые и обратно. Этот цикл можно назвать бесконечным при условии постоянного притока энергии в виде солнечных лучей.
Например, частые дожди способствовали росту растений. Их выросло большое количество. Они стали пищей животных, приплод которых резко увеличился. Увеличилась потребность в корме. Его стало не хватать, и число популяции резко уменьшилось. Таким образом в природе идет процесс саморегуляции.
То же самое происходит при самоочищении окружающей среды. Органические загрязняющие вещества исчезают благодаря природной минерализации. Микроорганизмы активно чистят среду от загрязнений.
Каждый организм вступает во взаимодействие с окружающей средой. Живые организмы в природе образуют сообщества или виды. Объединение создает преимущества в борьбе за существование. В составе каждого биоценоза есть растения, животные, которые едят это растение, хищники и паразиты, которые поедают животных, а также микроорганизмы. Это объединение регулирует все жизненные процессы. Оно очень устойчиво.
Таким образом, природой выработаны саморегулирующие механизмы, которые обеспечивают стабильность биосферы.
Связь биосферы с другими оболочками Земли
Биосфера тесно связана с геосферами: гидросферой, атмосферой и литосферой.
Литосфера — это твердая оболочка, в ее составе земная кора и часть мантии.
Гидросфера — это вода, снег, льды.
Атмосфера — это воздушная оболочка планеты, в ее составе азот, кислород, двуокись углерода.
Все три оболочки взаимодействуют между собой. Вместе они образуют целостную систему. Вода находится в атмосфере в виде пара и облаков. От рельефа местности зависит скорость движения рек. От ветра зависит рельеф местности.
Взаимодействие с литосферой происходит в земной коре, в ее верхней части. Здесь накапливаются остатки растений, животных. В верхних слоях почвы живут микроорганизмы: бактерии, водоросли. Благодаря им происходят биохимические процессы, в результате которых остатки перерабатываются естественным образом. Растения получают из почвы питание, затем удобряют ее своими остатками.
Взаимодействие с гидросферой очень тесное. Без воды невозможно существование живых организмов. Наглядно это видно на составе воды океанов, степени ее солености, которая поддерживается биосферой, так как соль используют организмы, обитающие в океанах.
Взаимодействие с атмосферой проявляется в процессе фотосинтеза, выделения кислорода. Растения обогащают воздух кислородом, поглощая углекислый газ.
Живые организмы создали на планете оболочку, которая связывает воедино всю систему. Они живут и взаимодействуют в этом пространстве.
Влияние человека на биосферу
В древности влияние человека на природу было минимальным. Его существование органично вписывалось в экосистему. Он получал от природы ресурсы для своего существования: воздух, пищу, воду, энергию, строительные материалы и др. Отходы своей жизнедеятельности возвращал в природу. При этом сохранялся баланс.
Постепенно человек научился влиять на природу, приспосабливая ее под свои нужды. Число отходов значительно выросло. Большая их часть не включается биологический круговорот по причине их токсичности и чужеродности.
Кроме того, человек уничтожает животных и рыб в больших количествах. Строит плотины, меняет русла рек, создает мегаполисы. Количество населения увеличивается независимо от природного регулирования.
Развитие человечества привело к тому, что сила его воздействия на экосистему приводит к нарушению природного баланса. Деятельность человека все больше негативно влияет на естественные биосферные процессы.
Производя в огромных количествах электроэнергию, выплавляя металлы, производя химические удобрения, пестициды, создавая огромное количество техники, человечество способствует увеличению нагрузки на биосферу. Природа не справляется и не успевает восстанавливаться после разрушительной деятельности человека.
Например, увеличившиеся многократно отходы жизнедеятельности человека приводят к загрязнению воды, земли, воздуха. Вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных морей создают угрозу для экосистемы. Изменение климата планеты происходит под воздействием человека. Это может привести к уничтожению миллионов биологических видов.
Атмосферу загрязняют выбросы вредных газов от автомобилей, промышленных предприятий. В результате на планете нарушен режим теплоотдачи. Повышение температуры дает «парниковый эффект», т.е. происходит таяние льдов, повышается уровень Мирового океана. Разрушается озоновый слой атмосферы.
Созданные человеком нефтепродукты, ядохимикаты пагубно влияют на среду обитания животного и растительного мира. Загрязнение рек приводит к исчезновению многих видов рыб. Загрязнение морей нефтью стало причиной исчезновения многих видов морских обитателей.
Сегодня человек как разумное существо понимает степень своего губительного воздействия на экосистему планеты. Ученые говорят о надвигающемся экологическом кризисе планеты. Процессы созидания отстают от процессов разрушения. Это ведет человечество к катастрофе.
Потому сегодня ученые всего мира, объединившись, работают над проблемой предотвращения катастрофы. В 1972 году ООН на Стокгольмской конференции в своей декларации провозгласила, что забота об окружающей среде и сохранение живой природы должна стать важнейшей целью человечества.
Какие меры сегодня принимаются? На уровне правительств разрабатываются природоохранные мероприятия:
Знания развивают человека, делают его сильным. Но где найти на все время? Если вы задаете себе этот вопрос, не забывайте, вам поможет сервис ФениксХелп.
Что способствует сохранению стабильности биосферы
Благодаря окислительно-восстановительной функции живого вещества
Окислительно-восстановительная функция живого вещества планеты связана с
Наибольшую концентрацию ядовитых веществ в экологически загрязненной наземно-воздушной среде можно обнаружить у
Клубеньковые бактерии, используя молекулярный азот атмосферы для синтеза органических веществ, выполняют в биосфере функцию
Какая функция живого вещества лежит в основе его способности аккумулировать химические элементы из окружающей среды
Какая функция живого вещества проявляется при поглощении бактериями молекулярного азота из воздуха
Отложения бокситов и железной руды являются результатом функции живого вещества
Окислительно-восстановительная функция растений в биосфере проявляется в их способности
Газовая функция живого вещества в биосфере обусловлена способностью организмов
К концентрационной функции живого вещества биосферы относят
Благодаря какой функции живого вещества образовались скопления известняка в земной коре?
Основным потребителем углекислого газа в биосфере являются
К какой функции биосферы относится процесс дыхания организмов?
Благодаря жизнедеятельности организмов на Земле
Благодаря жизнедеятельности организмов на Земле
«Цветение» пресного водоёма вызывается
Какие организмы в основном превращают первичную и вторичную продукцию экосистем биосферы в минеральные вещества?
Некоторые водоросли способствуют накоплению кремнезёма, поэтому в биосфере выполняют функцию
Биогенным веществом в биосфере является
Основную роль в эволюции биосферы играет
В результате деятельности клубеньковых бактерий бобовых азот атмосферы превращается в
1) углекислый газ и воду
2) азотсодержащие органические вещества
4) соли азотной кислоты
Образование нефти, каменного угля, торфа связано с функцией биосферы
Возникновение на Земле фотосинтеза способствовало
1) обогащению атмосферы кислородом
2) появлению покрытосеменных растений
3) накоплению в атмосфере углекислого газа
4) появлению полового размножения
При участии живых организмов образуются
В чём заключается энергетическая функция живого вещества биосферы?
1) в создании органических веществ из неорганических в процессе фотосинтеза
2) в поддержании постоянства газового состава атмосферы
3) в накоплении в организмах химических элементов
4) в геохимическом круговороте веществ