Біосфера та її будова

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати


Зміст

Введення

1. Поняття біосфери та її будова

1.1 Сутність біосфери

1.2 Будова біосфери

2. Еволюція біосфери

2.1 Космічна роль біосфери в трансформації енергії

2.2 Еволюція біосфери

Висновок

Список використаної літератури

Введення

Біосфера являє собою організовану, певну оболонку земної кори, пов'язану з життям. Межі біосфери зумовлені передусім полем існування життя. Біосфера - не просто одна з існуючих оболонок Землі, подібно літосфері, гідросфері або атмосфері. Основна відмінність біосфери полягає в тому, що вона - організована оболонка. Біосфера - не тільки геологічна, але і космічна сила. Бути живим - значить бути організованим, зазначав В.І. Вернадський, і в цьому полягає суть поняття біосфери як організованої оболонки Землі.

Виходячи з цього, основна мета роботи - вивчити біосферу та її будова. При цьому мета роботи розкривається через ряд поставлених завдань:

-Охарактеризувати сутність біосфери;

-Відобразити будова біосфери;

-Виявити особливості еволюції біосфери;

-Вивчити літературу і зробити відповідні висновки по темі.

При написанні роботи була використана монографічна та навчальна література по темі.

1. Поняття біосфери та її будова

1.1 Сутність біосфери

Існує два основних визначення поняття «біосфера», одне з яких і дало початок застосування даного терміну. Це розуміння біосфери як сукупності всіх живих організмів на Землі. В.І. Вернадський, який вивчав взаємодію живих і неживих систем, переосмислив поняття біосфери. Він розумів біосферу як сферу єдності живого і неживого.

Таке тлумачення визначило погляд В.І. Вернадського на проблему походження життя. З декількох варіантів: життя виникла до утворення Землі і була занесена на неї; життя зародилася після утворення Землі; життя виникло разом із формуванням Землі - В.І. Вернадський дотримувався останнього і вважав, що немає переконливих наукових даних, що живе коли-небудь не існувало на нашій планеті. Життя залишалася протягом геологічного часу постійною, змінювалася лише її форма. Іншими словами, біосфера була на Землі завжди.

Під біосферою Вернадський розумів тонку оболонку Землі, в якій всі процеси протікають під прямим впливом живих організмів. Біосфера розташовується на стику літосфери, гідросфери та атмосфери. В атмосфері верхні межі життя визначаються озоновим екраном - тонким шаром озону на висоті приблизно 20 км. Океан населений життям цілком, до дна найглибших западин в 10-11 км. У тверду частину Землі життя проникає до 3 км. Займаючись створеної ним біогеохімією, що вивчає розподіл хімічних елементів по поверхні планети, В.І. Вернадський прийшов до висновку, що немає практично ні одного елемента з таблиці Менделєєва, який не включався б у живу речовину.

Будова Землі, по В.І. Вернадському, є погоджений механізм. «Твари Землі є створенням складного космічного процесу, необхідною і закономірною частиною стрункого космічного механізму» 1. Саме жива речовина не випадкове створення.

Живі організми, що включають в себе всі відомі хімічні елементи, в процесі життєдіяльності здійснюють перетворення енергії. Основні висновки вчення Вернадського про біосферу зводяться до наступного:

1) принцип цілісності стверджує, що біосфера, життя існують як єдине ціле. Життя є необхідною і закономірною частиною стрункого космічного механізму;

2) принцип гармонії біосфери полягає в її організованості, стрункості, нерозривному зв'язку в ній живих і неживих компонентів;

3) принцип значущості ролі живого в еволюції Землі стверджує, що на земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої і більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж організми, взяті в цілому. Вигляд Землі як небесного тіла фактично сформований життям;

4) основна роль біосфери полягає в трансформації сонячної енергії в дієву енергію Землі. Космічна енергія викликає розвиток життя, яке досягається розмноженням;

5) правило інерції полягає в поширенні життя по земній поверхні через прояви її геохімічної енергії. Дрібні організми розмножуються набагато швидше, ніж великі;

6) закон ощадливості у використанні живою речовиною простих хімічних тел стверджує, що раз увійшов в організм елемент проходить довгий ряд станів і при цьому організм вводить в себе тільки необхідну кількість елементів;

7) межі життя визначаються фізико-хімічними властивостями сполук, що будують організм, їх незруйновність в певних умовах середовища. Максимальне поле життя визначається крайніми межами виживання організмів. Верхня межа життя обумовлюється променистою енергією, присутність якої виключає життя і від якої охороняє озоновий щит. Нижня межа пов'язаний з досягненням високої температури. Наприклад, інтервал температури життя у 433 ° (від -252 ° С до +180 ° С) є граничним тепловим полем;

8) життя поступово, повільно пристосовуючись, захопила біосферу, і захоплення цей не закінчився. Поле стійкості життя є результат пристосованості в ході часу.

За В. І. Вернадському, речовина біосфери різнорідно за своїм фізико-хімічним складом, а саме: 1) жива речовина - сукупність живих організмів; 2) биогенное речовина - безперервний біогенний потік атомів з живої речовини у непряме речовина біосфери і назад; 3) відсталу речовину (атмосфера, гази, гірські породи та ін), 4) биокосное речовина, наприклад, грунту, мули, поверхневі води, сама біосфера, тобто складні закономірні косно-живі структури; 5) радіоактивну речовину; 6) розсіяні атоми; 7) речовина космічного походження.

1.2 Будова біосфери

Сучасна наука вважає, що приблизно 1 млрд. років тому відбулося розділень живих істот на два царства - рослин і тварин. Відмінності між ними можна розділити на три групи: 1) за структурою клітин та їхньої здатності до зростання; 2) за способом живлення, 3) за здатністю до руху.

У тварин клітин є центріолі, але немає хлорофілу і клітинної стінки, що заважає зміні форми. Більшість рослин необхідні для життя речовини отримують в результаті поглинання мінеральних сполук. Тварини харчуються готовими органічними сполуками, які створюють рослини в процесі фотосинтезу.

Класифікація рослин і тварин побудована відповідно до їх відмітними ознаками. Основною структурною одиницею був визнаний вид, а більш високі рівні склали послідовно рід, загін, клас.

Отже, чисельність видів по відділах (у дробянок, рослин і грибів) і типами (у тварин) розподіляється наступним чином 1:

-Царство дробянки: Бактерії - 3000; Синьо-зелені водорості, або ціанобактерії - 2000.

-Царство рослини: Явгленовие водорості - 900-1000; динофітові водорості - 300; Кріптовітовие водорості - 100; Золотисті водорості - 400; Діатомові водорості - 20000; Жовто-зелені водорості - 400; Червоні водорості - 4000; Бурі водорості - 1500; Зелені водорості - 5700; Хорові водорості - 200-300; Мінастнікі - 26 000; Мохоподібні - 25 000-35 000; Пауковідние - 970; Псілотовідние - 12; Папоротеподібні - не більше 10 000; Хвощеподібні - 30-35; Голонасінні - 600; Покритонасінні, або квіткові - 250 000.

-Царство гриби: Слецевікі - 400-500; Справжні гриби - не більше 100 000.

-Царство тварини: Найпростіші - 25 000-30 000; Губки - 5000; Кишковопорожнинні - 9000; Плоскі черви - 15 000; Круглі черви, або нематоди - 500 000; Немертини - 2000; Кільчасті черви - 9400-9500; Моховатки - 4500; плеченогие (іноді об'єднуються з моховинками в тип червоподібний) -200; Молюски - 107 000; Членистоногі - 1 500 000; у тому числі комахи - 1 000 000; Погонофори - 100; щетінкочелюстниє - 50; Голкошкірі - 6000; Хордові - 41 000 - 46 000.

На Землі існує 500 тис. видів рослин і 1,5 млн. видів тварин, у тому числі хребетних - 70 тис., птахів - 16 тис., ссавців - 12 540 видів. Подібна систематизація різних форм життя створила передумови для вивчення живої речовини як цілого, що вперше здійснив видатний російський вчений В. І. Вернадський у своєму вченні про біосферу.

Хоча границі біосфери досить вузькі, живі організми в їхніх межах розподілені дуже нерівномірно. На великій висоті й у глибинах гідросфери і літосфери організми зустрічаються відносно рідко. Життя зосереджене головним чином на поверхні Землі, у грунті та в приповерхневому шарі океану. Загальну масу живих організмів оцінюють у 2,43 х10 12 т. Біомаса організмів, що мешкають на суші, на 99,2% представлена ​​зеленими рослинами і на 0,8% - тваринами і мікроорганізмами. Навпаки, в океані на частку рослин припадає 6,3%, а на частку тварин і мікроорганізмів - 93,7% всієї біомаси. Життя зосереджене головним чином на суші. Сумарна біомаса океану складає всього 0,03 х10 12, або 0,13% біомаси всіх істот, що мешкають на Землі. У розподілі живих організмів за видовим складом спостерігається важлива закономірність. Із загального числа видів 21% припадає на рослини, але їхній внесок у загальну біомасу складає 99%. Серед тварин 96% видів - безхребетні і тільки 4% - хребетні, з яких десята частина - ссавці. Маса живої речовини складає всього 0,01-0,02% від відсталої речовини біосфери, однак вона відіграє провідну роль в геохімічних процесах. Речовини й енергію, необхідну для обміну речовин, організми черпають з навколишнього середовища. Обмежені кількості живої матерії відтворюються, перетворюються і розкладаються. Щорічно, завдяки життєдіяльності рослин і тварин, відтворюється близько 10% біомаси. Крім рослин і тварин, В. І. Вернадський включає в поняття "жива речовина" і людство, вплив якого на геохімічні процеси відрізняється від впливу інших живих істот, по-перше, своєю інтенсивністю, що збільшується з ходом геологічного часу, по-друге, тим впливом, яке діяльність людей робить на інші живі істоти.

Життя на Землі нині повністю залежить від фотосинтезу. Фіксуючи енергію сонячного світла в продуктах фотосинтезу, рослини виконують космічну роль енергетичного вогнища на Землі. Під фотосинтезом розуміють перетворення зеленими рослинами і фотосинтезуючими мікроорганізмами за участю енергії світла і поглинають світло пігментів найпростіших сполук у складні органічні речовини, необхідні для життєдіяльності всіх організмів. При цьому рослини засвоюють з атмосфери до 170 млрд т вуглекислого газу і розкладають до 130 млрд т води, виділяючи до 115 млрд т вільного кисню 1.

Таким чином, всі біотичні компоненти екосистеми розділені на три основні групи: продуценти, консументи, або споживачі, і редуценти, або руйнівники. Всі живі організми, так чи інакше, використовуючи один одного, утворюють гігантський біологічний кругообіг біосфери. Цей кругообіг не повністю замкнутий: крім енергетичного входу він має і вихід - частина відмираючого органічної речовини після розкладання мікроорганізмами - мінералізатором може потрапляти у водні розчини і відкладатися у вигляді осадових порід, а інша частина утворює відкладення таких біогенних порід, як кам'яне вугілля, торф, сапропель і т. п.

У цьому великому біогеохімічному кругообігу речовини та енергії виділяється цілий ряд більш приватних кругообігів речовин - води, вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору та інших, в ході яких відбувається обмін хімічних елементів між живими організмами та неорганічної середовищем. Існування цих біогеохімічних кругообігів визначає вигляд сучасних екосистем, стійкість і саморегуляцію біосфери в цілому. Тому як би складні і різноманітні не були прояви життя на Землі, всі форми життя пов'язані між собою через кругообіг речовини та енергії.

2. Еволюція біосфери

2.1 Космічна роль біосфери в трансформації енергії

В.І. Вернадський підкреслював важливе значення енергії і називав живі організми механізмами перетворення енергії. «Можна розглядати всю цю частину живої природи як подальший розвиток одного і того ж процесу перетворення сонячної світлової енергії в дієву енергію Землі» 1.

Космічна енергія викликає тиск життя, яке досягається розмноженням. Розмноження організмів зменшується у міру збільшення їх кількості. Розміри популяції зростають до тих пір, поки середовище може витримувати їх подальше збільшення, після чого досягається рівновага. Чисельність коливається поблизу рівноважного рівня.

Розтікання життя є прояв її геохімічної енергії. Жива речовина, подібно газу, розтікається по земній поверхні у відповідності з правилом інерції. Дрібні організми розмножуються набагато швидше, ніж великі. Швидкість передачі життя залежить від щільності живої речовини.

Життя цілком визначається полем стійкості зеленої рослинності, а межі життя - фізико-хімічними властивостями сполук, що будують організм, їх незруйновність в певних умовах середовища. Максимальне поле життя визначається крайніми межами виживання організмів. Верхня межа життя обумовлюється випромінюванням, присутність якого вбиває життя і від якого охороняє озоновий щит. Нижня межа пов'язаний з досягненням високої температури.

Життя поступово, повільно пристосовуючись, захопила біосферу і захоплення цей не закінчився. Поле стійкості життя є результат пристосованості в ході часу.

Закон ощадливості у використанні живою речовиною простих хімічних тел: раз увійшов елемент проходить довгий ряд станів, і організм вводить в себе тільки необхідну кількість елементів. Форми знаходження хімічних елементів: гірські породи і мінерали; магми; розсіяні елементи; живу речовину.

Кількість вільного кисню в атмосфері того ж порядку, що і кількість живої речовини. Це узагальнення справедливо в рамках значних геологічних відрізків часу, і воно випливає з того, що жива речовина - посередник між Сонцем і Землею і, отже, або його кількість повинна бути постійним, або повинні змінюватися його енергетичні характеристики.

Будь-яка система досягає стійкої рівноваги, коли її вільна енергія дорівнює або наближається до нуля, тобто коли вся можлива в умовах системи робота зроблена.

Автотрофними називають організми, які беруть всі потрібні їм для життя хімічні елементи з навколишнього відсталої матерії і не вимагають для побудови свого тіла готових сполук іншого організму. Поле існування зелених автотрофних організмів визначається областю проникнення сонячних променів. В.І. Вернадський сформулював ідею автотрофности людини, яка придбала цікавий поворот у рамках обговорення проблеми створення штучних екосистем в космічних кораблях. Найпростішим такий екосистемою буде система «людина - 1 або 2 автотрофних виду». Але дана система нестійка, і для надійного забезпечення життєвих потреб людини необхідна множинного система життєзабезпечення.

У створенні штучного середовища людина починає ставити завдання, протилежні тим, які він вирішував раніше. Створення таких штучних систем з'явиться важливим етапом розвитку екології. У їх побудові з'єднується інженерна націленість на створення нового та екологічна спрямованість на збереження наявного, творчий підхід і розумний консерватизм. Це і буде здійсненням принципу «проектування разом з природою» 1.

Поки штучна біосфера уявляє собою дуже складну і громіздку систему. Те, що в природі функціонує само собою, людина може відтворити лише ціною великих зусиль. Але йому доведеться це робити, якщо він хоче освоювати космос і здійснювати тривалі польоти. Необхідність створення штучної біосфери в космічних кораблях допоможе краще зрозуміти біосферу природну.

2.2 Еволюція біосфери

Еволюцію біосфери вивчає розділ екології, який називається еволюційної екологією. Слід відрізняти еволюційну екологію від екодінамікі. Остання має справу з короткими інтервалами розвитку біосфери та екосистем, в той час як перша розглядає розвиток біосфери на більш тривалому відрізку часу. Так, вивчення біогеохімічних кругообігів і сукцесії - завдання екодінамікі, а принципові зміни в механізмах кругообігу речовин і в ході сукцесії - завдання еволюційної екології.

Одне з найважливіших напрямків у вивченні еволюції - вивчення розвитку форм життя. Тут можна відзначити декілька етапів.

1. Клітини без ядра, але мають нитки ДНК. Вік таких самих древніх організмів більше 3 млрд. років. Їх властивості: рухливість; їжу та здатність запасати їжу та енергію; захист від небажаних впливів; розмноження; подразливість; пристосування до мінливих зовнішніх умов; здатність до зростання.

2. На наступному етапі (приблизно 2 млрд. років тому) у клітині з'являється ядро. Одноклітинні організми з ядром називаються найпростішими. Їх 25 - 30 тис. видів. Найпростіші з них - амеби. Інфузорії мають ще й вії. Ядро найпростіших оточене двомембранних оболонкою з порами і містить хромосоми і нуклеоламі. Викопні найпростіші - радіолярії і форамініфери - основні частини осадових гірських порід. Багато найпростіші мають складний руховим апаратом.

3. Приблизно 1 млрд. років тому з'явилися багатоклітинні організми. У результаті рослинної діяльності - фотосинтезу - з вуглекислоти і води при використанні сонячної енергії, вловлюється хлорофілом, Складалося органічну речовину. Виникнення і поширення рослинності призвело до корінної зміни складу атмосфери, спочатку мала дуже мало вільного кисню. Рослини, асиміляційні вуглець з вуглекислого газу, створили атмосферу, яка містить вільний кисень - не тільки активний хімічний агент, а й джерело озону, перегородивши шлях коротким ультрафіолетовим променям до поверхні Землі.

Л. Пастером виділені наступні два важливі крапки в еволюції біосфери: 1. момент, коли рівень вмісту кисню в атмосфері Землі досягла приблизно 1% від сучасного - З цього часу стала можливою аеробна життя. Геохронологічна це архей. Передбачається, що накопичення кисню йшло стрибкоподібно і зайняло не більш 20 тис. років; 2. досягнення вмісту кисню в атмосфері близько 10% від сучасного. Це призвело до виникнення передумов формування озоносфери. У результаті життя стала можливою на мілководді, а потім і на суші 1.

Палеонтологія, яка займається вивченням викопних решток, підтверджує факт зростання складності організмів. У самих древніх породах зустрічаються організми небагатьох типів, що мають просту будову. Поступово різноманітність і складність зростають. Багато видів, що з'являються на якому-небудь стратиграфічному рівні, потім зникають. Це тлумачать як виникнення і вимирання видів.

Століттями накопичувалися залишки рослин утворили в земній корі грандіозні енергетичні запаси органічних сполук (вугілля, торф), а розвиток життя у Світовому океані призвело до створення осадових гірських порід, що складаються з скелетів та інших залишків морських організмів.

Висновок

Таким чином, вивчивши відповідну літературу по темі, можна прийти до наступного висновку. Під біосферою Вернадський розумів тонку оболонку Землі, в якій всі процеси протікають під прямим впливом живих організмів. Біосфера знаходиться на стику літосфери, гідросфери та атмосфери, розташовуючись в діапазоні від 10 км углиб Землі до 33 км над Землею.

В.І. Вернадський сформулював три біогеохімічних принципу.

1. Біогенна міграція хімічних елементів у біосфері завжди прагне до максимального свого прояву. Цей принцип в наші дні порушений людиною.

2. Еволюція видів у ході геологічного часу, що призводить до створення стійких у біосфері форм життя, йде в напрямку, що посилює біогенну міграцію атомів. Цей принцип при антропогенному здрібнінні середніх розмірів особин Землі починає діяти аномально інтенсивно.

3. Жива речовина знаходиться в безперервному хімічному обміні з навколишнім його середовищем, створюється і підтримується на Землі космічною енергією Сонця. Внаслідок порушення двох перших принципів космічні впливу з підтримують біосферу можуть перетворитися на руйнують її фактори.

Розрізняють три етапи еволюції біосфери. Перший етап - виникнення біотичного кругообігу, що означало формування біосфери. Другий етап - ускладнення життя на планеті, обумовлене появою багатоклітинних організмів. Третій етап - формування людського суспільства, надає своєї господарсько-економічною діяльністю все більший вплив на еволюцію біосфери. Спроби виділити основні етапи еволюції біосфери заслуговують уваги вже тим, що ставлять цю проблему в якості однієї з важливих завдань сучасної еволюційної теорії.

Список використаної літератури

  1. Вернадський В.І. Біосфера. Вибрані твори. М.: Наука, 1990.

  2. Вернадський В.І. Жива речовина. М., 1978.

  3. Вернадський В.І. Роздуми натураліста: У 2 кн. Кн. 2. Наукова думка як планетарне явище. М., 1999.

  4. Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник. - М.: Вища освіта., 2005. - 335 с.

  5. Канке В.А. Концепції сучасного природознавства: Підручник. - М.: Логос, 2001. - 368 с.

  6. Тейяр де Шарден П. Феномен людини. М., 1973.

1 Вернадський В.І. Біосфера. Вибрані твори. М.: Наука, 1990. - С. 22.

1 Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства: Навчальний посібник. - М.: Вища освіта., 2005. - С. 140.

1 Вернадський В.І. Роздуми натураліста: У 2 кн. Кн. 2. Наукова думка як планетарне явище. М., 1999.

1 Вернадський В.І. Жива речовина. М., 1978. - С. 21.

1 Тейяр де Шарден П. Феномен людини. М., 1973. - С. 64.

1 Канке В.А. Концепції сучасного природознавства: Підручник. - М.: Логос, 2001. - 368 с.

16


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
62.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Біосфера та її межі Поняття біосфера від грец Біос - життя запропонував у 1875 році австрійський
Будова і властивість матеріалів Кристалічна будова Вплив типу зв`язку на структуру і властивості
Біосфера 4
Біосфера 5
Біосфера
Біосфера 5
Біосфера 6
Людина і біосфера
Біосфера та еволюція
© Усі права захищені
написати до нас