Конспект _ на тему _Биосфера. Учение В.И.Вернадского о биосфере. Лекции по теме Биосфера. Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Круговорот элементов в биосфере
 Скачать 54.5 Kb.
|
|
Группа О-22/9 Задание на 14.09. 22: прочитать лекцию, ответить письменно на вопросы в конце лекции. Если есть вопросы, пишите в телеграм лс или вотсап (89606528704) Конспект лекции по теме: Биосфера. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере. Круговорот элементов в биосфере. План: Общие сведения о биосфере. В.И.Вернадский о биосфере. Учение Вернадского о биосфере. 3. Биологические циклы углерода, кислорода, азота, фосфора. 1. Общие сведения о биосфере. В.И.Вернадский о биосфере. Понятие «биосфера» в научную литературу введено в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом. Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни». Состоит из литосферы, гидросферы, атмосферы. Выдающийся русский ученый В. И. Вернадский, один из создателей современного взгляда на биосферу, определил ее как наружную оболочку Земли, область распространения жизни. Биосфера включает в себя: — живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов (растения, животные, микроорганизмы); — биогенное вещество, то есть органо-минеральные или органические продукты, созданные живым веществом (торф, каменный уголь, нефть); — биокосное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой (косной) природой (водой, атмосферой, горными породами),— почвенный покров. Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему. С возникновением жизни стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли. Деятельность живого вещества, привела к возникновению нового образования — биосферы, тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества. Основные функции живого вещества: - газовая - поглощает и выделяет газы; - окислительно-восстановительная; - концентрационная - накопление в своих телах некоторых элементов. В биосферу входят: нижняя часть атмосферы до озонового экрана, вся гидросфера и верхняя часть литосферы. Биосфера, возникнув и сформировавшись 1—2 млрд. лет назад, находится в постоянном динамическом равновесии и развитии. Эволюционный процесс сопровождался увеличением эффективности преобразования энергии и вещества биологическими системами: организмами, популяциями, сообществами. В настоящее время человек стал главной силой, изменяющей процессы в биосфере. Научно-технический прогресс значительно опередил нашизнания законов биосферы,то привело к нарушению биосферногоравновесия. Необходимо изучать законы природы, чтобы предотвратить ееразрушение, найти пути разумного использования природных ресурсов.Гармоничное сосуществование человека и природы - новый этап в развитии биосферы. Который академик В.И.Вернадский назвал ноосферой- сферой разума. Учение Вернадского о биосфере В 1926 году русский геохимик В.И. Вернадский опубликовал монографию «Биосфера». К тому времени науке уже была знакома теория существования на планете особого пространства, в котором обитают живые организмы. Впервые термин «биосфера» был предложен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 году, однако ученый не сформировал для него точного определения. Целостное учение о новой науке представил Вернадский. Обобщив труды Ч. Дарвина, Д.И. Менделеева, А. Эйнштейна и многих других известных естествоиспытателей, он смог дать понятию определение. Биосфера — это наружная оболочка планеты, которая включает в себя все живые организмы и среду их обитания. В ее состав входят верхние слои литосферы, нижний слой атмосферы и вся гидросфера. Биосфера включает в себя всю поверхность земли, а также часть ее недр, в которых расположены породы, возникшие в результате деятельности живых организмов. Ученый впервые описал биосферу как динамичную систему, в которой живая и неживая природа Земли взаимодействуют, составляя единый целостный механизм. Вернадский считал, что изучение человеческой природы и особенностей ее взаимодействия с окружающими миром необходимо начинать с самых основ. То есть с начала появления на Земле растений, зверей, людей и других организмов. Для этого в своих работах он изучал компоненты биосферы, ее границы, особенности развития и эволюционные процессы. Высший уровень развития биосферы Вернадский называл ноосферой, когда разумная деятельность человека является определяющим фактором развития жизни. Таким образом, ученый сформировал учение, которое позволило применить новый подход к проблемам сохранения и развития жизни, а также к изучению самой планеты. Эмпирические обобщения В.И. Вернадского Исследование Вернадского разрушило все прошлые представления о биосфере и составе земной коры, которых придерживались ученые прошлых поколений. Опираясь на свои наблюдения и факты, выявленные индуктивным методом, он составил эмпирическое обобщение, в основу которого легли следующие положение о биосфере: Постоянное существование жизни подразумевает, что на протяжении всех геологических периодов не было эпохи, лишенной жизни. Из этого следует, что современные живые вещества генетически связаны с живыми организмами предшествующих периодов. При этом условия окружающей среды тоже не подверглись особенным изменениям. Неизменность среднего химического состава живого вещества и земной коры, при которой не менялось и количество живых организмов. Энергия, выделяемая организмами, представляет собой лучистую энергию Солнца. Через организмы она контролирует химические проявления земной коры. Свойства биосферы по Вернадскому Глубоко изучив природу биосферы, Вернадский выделил признаки, которые характеризуют ее наиболее полно. Непрекращающийся круговорот веществ и энергии. Все атомы в биосфере находятся в постоянном и непрерывном движении. Они образуют миллионы разнообразных соединений, и этот процесс продолжается бесконечно не протяжении всего геологического времени. Непрерывность круговорота объясняется тем, что живые вещества являются самой могущественной химической силой, которая поддерживает существование биосферы. Они производят необходимые элементы — автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы участвуют в преобразовании солнечной энергии в химические соединения, а гетеротрофы потребляют получившуюся энергию и приводят к расщеплению органических веществ до минеральных соединений. Этот процесс имеет цикличный характер и является главным условием существования живых организмов в атмосфере, почве и гидросфере. Способность к самовоспроизведению. Это свойство подразумевает беспрерывное движение организмов путем размножения, которое ученый считал самым важным признаком механизма биосферы. Процесс, в ходе которого производится огромная геохимическая работа, представляет собой форму проникновения энергии солнечного луча и ее распределения по поверхности планеты. Эту способность к размножению Вернадский назвал «растеканием жизни». Размножаясь, организмы захватывают всю поверхность земли, и если какая-то часть остается безжизненной в короткий срок, вскоре ее населяют живые организмы. Этот признак биосферы ученый назвал «всеюдностью жизни». При этом он выделял участок с наиболее высокой концентрацией жизни — «слой живого вещества» или «пленка жизни». Эта область населена около 500 видами растений и животных и почти 1 млн видов бактерий. Тесная связь живых организмов с неживыми веществами. Живые организмы и окружающая среда составляют единую целостную систему, части которой находятся в тесном взаимодействии. Живое вещество приспосабливается ко всем изменениям условий среды, меняя свою форму или функции, но не состав. При этом неживое вещество претерпевает множество изменений. К примеру, гранит, образованный под воздействием высоких температур и давления, после попадания на поверхность земли начнет адаптироваться к новым условиям. Но также во влажном климате он изменит свои свойства и станет другим веществом в химическом и физическом отношении. Растекание жизни есть проявление ее геохимической энергии. Живое вещество распространяется по всей земной поверхности в результате работы, которую производит жизнь. Этот процесс заключается в переносе химических элементов и создании из них новых тел. При этом мелкие организмы размножаются намного быстрее крупных. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества. Жизнь полностью определяется полем устойчивости зеленой растительности. Только зеленая часть живого вещества — растительность, содержащая хлорофилл — использует световой солнечный луч для создания химической энергии путем фотосинтеза. С этой зеленой частью неразрывно связан весь живой мир. 3. Биологические циклы углерода, кислорода, азота, фосфора. Целостность природных экосистем особенно отчетливо проявляется при рассмотрении циркулирующих в них потоков вещества. Энергия доступна для живых организмов в форме солнечной радиации, которая может быть связана в процессе фотосинтеза. Расходуясь затем в виде химической энергии, она теряется, превращаясь в тепло. Вещество же может передаваться по замкнутым циклам, многократно циркулируя между организмами и окружающей средой. Круговые движения химических элементов называются биогеохимическими циклами. Необходимые для жизни элементы и растворенные соли условно называют биогенными элементами (дающими жизнь), или питательными веществами. Среди биогенных элементов различают две группы:макроэлементы и микроэлементы. Первые охватывают элементы, которые составляют химическую основу тканей живых организмов. Сюда относятся: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера. Вторые включают в себя элементы и их соединения, также необходимые для существования живых систем, но в очень малых количествах. Такие вещества называют микроэлементами. Это железо, марганец, медь, цинк, бор, натрий, молибден, хлор, ванадий и кобальт. В отличие от энергии, биогенные элементы могут использоваться неоднократно: круговорот – их характерная черта. Другое отличие от энергии состоит в том, что запасы биогенных элементов непостоянны. И если бы растения и другие организмы в конечном счете не разлагались бы, запас биогенов исчерпался и жизнь на Земле прекратилась. Отсюда можно сделать вывод, что активность гетеротрофов, и в первую очередь организмов, функционирующих в пищевых цепях, - решающий фактор сохранения круговорота биогенных элементов и образования продукции. Наибольшее значение для различных экосистем имеют 3 газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. 1) Кислород необходим всем для дыхания. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов. Кислород в биосфере вступает в реакцию с большим количеством органических и неорганических веществ, а также водород, соединяясь с которым, кислород образует воду. 2) Углекислый газ (диоксид углерода) используется в процессе фотосинтеза для образования органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в природе. 3) Азот — незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера — неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений. Существует несколько видов бактерий и сине - зеленых водорослей, которые способны фиксировать азот атмосферы. В результате их деятельности, а также благодаря разложению органических остатков в почве растения-автотрофы получают возможность усваивать необходимый азот. Вопросы для контроля 1.Основные компоненты биосферы. 2. Какие функции в биосфере выполняет живое вещество? 3. Чем отличаются круговорот веществ и поток энергии? 4. Как осуществляется круговорот азота в природе? 5. Какие процессы обеспечивают круговорот кислорода в природе? 6. Что такое ноосфера? 7. Значение трудов В.И.Вернадского. |