Тема – 5. Учение о биосфера

Цель лекции: Сформировать целостное представление о структуре и функционировании биосферы и основных закономерностях взаимодействий ее компонентов.

Основные вопросы1.Формирование концепции биосферы;2.Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере:3.Живое вещество биосферы и его фунции.4.Биологический и геологический круговороты веществ в биосфере.5. Концепция антропогенного воздействия как мощного геологического и геохимического фактора.6.Возникновение и развитие ноосферы.7Современная биосфера.8.Рост производства и нагрузки на окружающую среду.

Впервые понятие «биосфера»(от греч. — жизнь и — шар) в качестве термина — австрийским ученым Э. Зюссом (1875). Заслуга в разработке стройного, целостного научного учения о биосфере, как «области жиз­ни», принадлежит академику В.И. Вернадскому (1863— 1945). Под биосферой он понимал область существования живого вещества. Он назвал биосферой оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль. «Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхно­сти, — писал В.И. Вернадский. — Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном, интенсивном движении. Из них все время создаются миллионы, разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет, от древнейших археозойских эр до нашего времени. На земной поверхности нет химической силы, бо­лее постоянно действующей, а потому и более могуще­ственной по своим конечным последствиям, чем живые ор­ганизмы, взятые в целом».

Таким образом, живым организмам Вернадский отводил роль главнейшей преобразующей силы.При этом в понятие биосферы включается преобразующая деятельность орга­низмов не только в границах распространения жизни в нас­тоящее время (современная биосфера, или необиосфера), но и в прошлом (былые биосферы, или палеобиосферы). В та­ком случае под биосферой понимается все пространство (оболочка Земли), где существует либо когда-то существо­вала жизнь, т.е. где встречаются живые организмы или про­дукты их жизнедеятельности.

Современная биосфера представляет собой сложную сис­тему, состоящую из многих компонентов, которые включа­ют всю живую и неживую (среду обитания) природу. Она охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, взаимосвязанные биогеохимическими цикла­ми миграции веществ и энергии.

Границы биосферы.Верхняя граница биосферы в ат­мосфере определяется высотой 20—25 км — слоем озона; озоновый экран защищает все живое на Земле от ультрафи­олетового излучения Солнца. Споры некоторых бактерий и плесневых грибов были обнаружены на высоте до 22 км.

В гидросфере границы доходят до максимальных глубин, жизнь встречается на дне океанических впадин, до 10—11 км от поверхности, где температура около 0°С.

В литосфере жизнь ограничивается прежде всего, тем­пературой горных пород, постоянно возрастающей с глуби­ной. В породах земной коры бактерии были обнаружены на глубине 4 км.

В пределах биосферы выделяется биогеосфера(«пленка жизни», «слой сгущения жизни», «биогеоценотический покров») — своеобразная оболочка земного шара, где скон­центрировано живое вещество планеты. В отличие от биосферы биогеосфера — это только область высокой кон­центрации живого вещества и располагается она на грани­це поверхности земной коры с атмосферой и в верхней ча­сти водной оболочки, занимая слой толщиной от несколь­ких метров (тундра, степь, пустыня) до сотен метров (леса, моря).

В основу учения Вернадского о биосфере положено представление о планетарной геохимической роли живого вещества в образовании биосферы как продукта длительно­го превращения веществ и энергии в ходе геологического развития Земли. В пределах биосферы везде встречается либо само живое вещество, либо следы его деятельности: га­зы атмосферы; природная вода; запасы нефти, угля, извест­няка, глины, сланцы, торф и т.д.

До трудов Вернадского в геологических явлениях и эво­люции верхних слоев литосферы (земной коры) первенство отводилось физико-химическим процессам выветривания. В.И. Вернадский показал первостепенную преобразующую роль живых организмов и обусловливаемых ими механиз­мов разрушения горных пород, круговорота веществ, изме­нения водной и атмосферной оболочек Земли.

Общая характеристика биосферы. Биосфера(по В.И. Вернадско­му) - оболочка Земли, включающая как oблaсти, где встречаются живые вещества, так и само это вещество. Здесь под живым веществом понимается совокупность всех организмов, населяющих Землю. Понятие биосфе­ры несколько условно, так как кроме естественных мест существования орга­нической жизни, создаются и искусственные (космические корабли, подвод­ные лодки) "островки жизни.» Органическая жизнь сосредоточена в трех косных (неживых) географических оболочках - геосферах Земли(литосфера, гидросфера, атмосфера). Инструмент фотосинтеза -живой организм преобразуют углекислый газ, воду и минеральные соли в биомассу живую, используя солнечную энергию для образования органических веществ из неорганических соединений и углекислого газа и называемые
aвтотрофами (самопитающиеся), преобразуют энергию солнечного света
в биохимическую энергию, запасая ее в виде энергии химических_связей_в
сложных органических веществах. Большинство бактерий, грибы, животные, нуждающиеся для своего роста и разви­тия в готовых органических соединениях, называются гетеротрофами, т.е. питающиеся другими организмами.

Кроме фотосинтеза, другим важнейшим для существования жизни про-
цессом в биосфере является круговорот веществ, осуществляемым благо­
даря наличию в биосфере автотрофов, создающих органические вещества
из неорганических, и гетеротрофов,, которые используют эти органические соединения, пополняя

запас неорганических веществ в биосфере. Следовательно фотосинтез и круговорот ве­ществ - это два основных фактора существования биосферы Земли.