Біосфера ноосфера і екологія

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

скачати

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Еволюція уявлення про біосферу

2. Концепція В. І. Вернадського про біосферу

3 Перехід від біосфери до ноосфери

4. Сучасна концепція екології

4.1. Екологічні системи та їх структура

4.2. Взаємодія екосистеми та навколишнього її середовища

4.3. Інформація і управління в екосистемах

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

В еру науково-технічного прогресу особливого значення набувають знання про життєві процеси на Землі в цілому. Важливу роль у цих процесах відіграють живі організми. За мільярди років, що минули з моменту утворення нашої планети, вони наповнили атмосферу киснем і азотом, очистили її від вуглекислого газу, сформували відкладення вапняку, нафти, природного газу. У процесі еволюції на Землі утворилася особлива оболонка - біосфера (грец. bios «життя»). Цей термін першим ввів в 1875 році Едуард Зюсс, а вчення про біосферу було створено в 1926 році Володимиром Вернадським. В основі вчення Вернадського лежать уявлення про планетарну геохімічної ролі живої речовини і про самоорганізованості біосфери.

Пізніше в науковий обіг був введений термін «ноосфера».

Розгляд питань ноосфери як інформаційного простору стає одним з найбільш важливих проблем сучасності. Ці проблеми пов'язані насамперед з людиною, з її внутрішнім самоусвідомленням. Екологічні, моральні, соціальні, творчі проблеми стануть іншими, якщо людина вирішить для себе питання свободи вибору. До цього його підштовхує ситуація, що створилася. Людині необхідно в сучасному суспільстві не розчинитися в нескінченних потоках інформації та в людських масах, підвладних впливу, а зберегти свою індивідуальність, а значить і свободу.

У даній роботі ми поговоримо про співвідношення біосфери, ноосфери та екології.

1. Еволюція уявлення про біосферу

У буквальному сенсі термін «біосфера» означає сферу життя, і в такому змісті він уперше був введений у науку в 1875 р. австрійським геологом і палеонтологом Едуардом Зюсом (1831 - 1914 рр..). Однак задовго до цього під іншими назвами, зокрема "простір життя", "картина природи", "жива оболонка Землі" і т.п., його зміст розглядався багатьма іншими натуралістами.

Спочатку під усіма цими термінами малася на увазі тільки сукупність живих організмів, що живуть на нашій планеті, хоча іноді і вказувався їхній зв'язок з географічними, геологічними і космічними процесами, але і при цьому скоріше зверталася увага на залежність живої природи від сил і речовин неживої природи.

Першим з біологів, що ясно вказав на величезну роль живих організмів в утворенні земної кори, був ж.б. Ламарк (1744 1829 рр..). Він підкреслював, що всі речовини, що знаходяться на поверхні земної кулі й утворюючі його кору, сформувалися завдяки діяльності живих організмів.

Поступово ідея про тісний взаємозв'язок між живою і неживою природою, про зворотний вплив живих організмів і їх систем на навколишні їх фізичні, хімічні і геологічні фактори, все наполегливіше проникала у свідомість вчених і знаходила реалізацію в їхніх конкретних дослідженнях. Цьому сприяли і зміни, що відбулися в загальному підході натуралістів до вивчення природи. Тому на рубежі XIX - XX ст. у науку усе ширше проникають ідеї цілісного підходу до вивчення природи, які в наш час сформувалися в системний метод вивчення.

Результати такого підходу негайно позначилися при дослідженні загальних проблем впливу біологічних, чи живих, факторів на абіотичні або фізичні умови. Так, виявилося, наприклад, що склад морської води багато в чому визначається активністю морських організмів. Рослини, що живуть на піщаному грунті, значно змінюють її структуру. Живі організми контролюють навіть склад нашої атмосфери.

Таким чином, біосферу не можна розглядати у відриві від неживої природи, від якої вона, з однієї сторони залежить, а з іншого - впливає на неї.

2. Концепція В.І. Вернадського про біосферу

Видатний російський учений Володимир Іванович Вернадський (1863 - 1945 п.) конкретно досліджував, яким чином і якою мірою жива речовина впливає на фізико-хімічні і геологічні процеси, що відбуваються на поверхні Землі й у земній корі.

Біосферою називається вся сукупність живих організмів на Землі і всі об'ємне простір, заселене ними, що знаходиться під їх впливом і зайняте продуктами їх діяльності.

Крім рослин і тварин, Вернадський включає сюди 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 іншу живу речовина. Цей вплив позначається насамперед у створенні численних нових видів культурних рослин і домашніх тварин. Такі види не існували раніш і без допомоги людини або гинуть, або перетворюються в дикі породи. Тому Вернадський розглядає геохімічну роботу живої організму (речовини) в нерозривному зв'язку тварини, рослинного царства і культурного людства як роботу єдиного цілого.

На думку В.І. Вернадського, у минулому не додавали значення двом важливим факторам, що характеризують живі тіла і продукти їхньої діяльності:

відкриття Пастера про перевагу оптично активних з'єднань, зв'язаних з діссімметрічностью просторової структури молекул, як відмінної риси живих тіл, про що говорилося в п. 3.5.

явно недооцінювався внесок живих організмів в енергетику біосфери і їхній вплив на неживі тіла. Адже до складу біосфери входить верхня частина літосфери (земної кори), гідросфера і нижня частина атмосфери. Ці три оболонки пов'язані воєдино і придбали сучасний вигляд і склад завдяки грандіозної перетворюючої роботі живих організмів. Вони мілліоннократно пропустили через себе весь обсяг світового океану, створили грунт, наповнили атмосферу киснем Землі, залишили після себе кілометрові товщі осадових порід і паливні багатства надр (кісткові тіла). Тому не випадково В.І. Вернадський вважає, що живі організми є функцією біосфери і найтіснішим образом матеріально й енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, її визначальної.

Займаючись питаннями біогеохімії, що вивчає розподіл хімічних елементів по поверхні планети, Вернадський прийшов до висновку, що немає практично ні одного елемента з таблиці Менделєєва, який не включався б у живу речовину. Він 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 зміну середніх розмірів особин біоти Землі (ліс змінюється лугом, великі тварини дрібними) починає діяти аномально інтенсивно.

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

Дані геохімічні принципи співвідносяться з наступними важливими висновками Вернадського: кожен організм може існувати тільки за умови постійної тісному зв'язку з іншими організмами та неживою природою; життя з усіма її проявами зробила глибокі зміни на нашій планеті.

Вдосконалюючись у процесі еволюції, живі організми все ширше поширювалися по планеті, стимулюючи перерозподіл енергії і речовини.

Глибоко вивчивши біосферу, В.І. Вернадський узагальнив емпіричний матеріал у вигляді основних висновків.

1. Принцип цілісності біосфери. "Можна говорити про все життя, про все живу речовину як про єдине ціле в механізмі біосфери". Будова Землі, за Вернадським, є погоджений механізм. "Твари Землі є створенням стрункого космічного процесу, необхідною і закономірною частиною складного космічного механізму".

Вузькі межі існування життя - фізичні постійні, рівні радіації і т.п. - Підтверджують це. Наче хтось створив таке середовище, щоб життя була можлива. Які умови та константи маються на увазі? Гравітаційна стала, або константа всесвітнього тяжіння визначає розміри зірок, температуру і тиск у них, впливають на перебіг реакції. Якщо вона буде трохи менше, зірки стануть недостатньо гарячими для протікання в них термоядерного синтезу; якщо трохи більше, зірки перевершать "критичну" масу і звернуться в чорні діри. Постійна електромагнітного взаємодії визначає конфігурацію електронних оболонок і міцність хімічних зв'язків; її зміна робить Всесвіт мертвою. Екологія також показала, що живий світ - єдина система, зцементована безліччю ланцюжків харчування та інших взаємозалежностей. Якщо навіть невелика частина її загине, зруйнується і все інше.

2. Принцип гармонії біосфери та її організованості. У біосфері «все враховується і всі пристосовується з тією ж точністю, з тією ж механічність і з тим же підпорядкуванням мірою і гармонії, яку ми бачимо в складних рухах небесних світил і починаємо бачити в системах атомів речовини».

3. Роль живого в еволюції Землі. "На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої, а відтак і більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому. Всі мінерали верхньої частини земної кори - вільні алюмокремнієвим кислоти (глини), карбонати (вапняки і доломіт), гідрати окису заліза і алюмінію і багато сотень інших - безперервно створюються в ній під впливом життя ".

4. Космічна роль біосфери в трансформації енергії. 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".

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

6. 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.

7. 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 променистою енергією, присутність якої виключає життя і від якої охороняє азоновий щит. Нижня межа пов'язаний з досягненням високої температури. Інтервал в 433 о С (від мінус 252 о С до плюс 180 о С) є граничним тепловим полем.

8. Біосфера в основних своїх рисах представляє один і той же хімічний апарат з найдавніших геологічних періодів. Життя залишалася протягом геологічного часу постійною, змінювалася лише її форма. Саме жива речовина не є випадковим створенням.

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

10. Форми знаходження хімічних елементів: а) гірські породи та мінерали, б) магми, в) розсіяні елементи; г) жива речовина.

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.

11. Сталість кількості живої речовини в біосфері. Кількість вільного кисню в атмосфері того ж порядку, що і кількість живої речовини (1,5 10 15 т і 10 14 - 10 15 т). Це узагальнення справедливо в рамках значних геологічних відрізків часу, і воно використовується для того, щоб показати, що жива речовина є посередником між Сонцем і Землею і стало бути: або його кількість повинна бути постійним, або повинні змінюватися його енергетичні характеристики.

Вернадський сформулював ідею автотрофности людини, яка придбала цікавий поворот у рамках обговорення проблеми створення штучних екосистем в космічних кораблях. 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.

Вихідною основою існування біосфери і що відбуваються в ній біо-геохімічних процесів є астрономічне положення нашої планети й у першу чергу її відстань від Сонця і нахил земної осі до площини земної орбіти (екліптики). Це просторове розташування Землі визначає в основному клімат на планеті, а останній у свою чергу життєві цикли всіх існуючих на ній організмів. Сонце є основним джерелом енергії біосфери і регулятором усіх геологічних, хімічних і біологічних процесів на нашій планеті. Цю її роль образно виразив один з авторів закону збереження і перетворення енергії Юліус Майер (1814 - 1878 рр..), Що відзначив, що життя є створення сонячного променя.

Вирішальне відмінність живої речовини від кісткового полягає в наступному:

зміни і процеси в живій речовині відбуваються значно швидше, ніж у кісткових тілах. Тому для характеристики змін у живій речовині використовується поняття історичного, а у кісткових тілах - геологічного часу. Для порівняння відзначимо, що секунда геологічного часу відповідає приблизно ста тисячам років історичного;

у ході геологічного часу зростає міць живої речовини і його вплив на кісткова речовина біосфери. Це вплив, указує Вернадський, виявляється насамперед "у безупинному біогенному струмі атомів з живої речовини у кісткова речовина біосфери і назад";

тільки в живій речовині відбуваються якісні зміни організмів у ході геологічного часу. Процес і механізми цих змін уперше знайшли пояснення в теорії походження видів шляхом природного добору Ч. Дарвіна;

живі організми змінюються в залежності від зміни навколишнього середовища, адаптуються до неї і, відповідно до теорії Дарвіна, саме поступове нагромадження таких змін служить джерелом еволюції. В. І. Вернадський висловлює припущення, що жива речовина, можливо, має і свій процес еволюції, що виявляється в зміні з ходом геологічного часу, поза залежністю від зміни середовища.

Безперервний процес еволюції, що супроводжується появою нових видів організмів, впливає на всю біосферу в цілому, в тому числі і на природні біокостние тіла, наприклад, грунту, надземної і підземної води.

Виникнення життя на Землі, освіта біосфери, її прогресивна еволюція і поява людини довгий час не вкладалися в строгу фізичну картину світу, вважалися термодинамічно малоймовірними. Проте нещодавно оформилося уявлення, згідно з яким за законами фізики у відкритих системах з протокою енергії вимушено виникають динамічні структури у вигляді матеріальних циклів, інтенсивно переносять енергію. У багатьох випадках здається, що вони виникають самі по собі, і тому явище називається самоорганізацією структур.

Але завжди є зовнішня матеріальна причина. На Землі - це потік сонячної енергії, який викликає і організує кругообіги речовини: від простих фізичних (води, повітря) до складних, біологічних. Цикл синтезу і розпаду органічних речовин у біосфері, названий біотичних кругообігом, виник на основі кругообігу неорганічних мас під впливом потоку сонячної енергії.

На рис.1. схематично представлена ​​еволюція біосфери у вигляді ускладнення системи взаємопов'язаних циклів.

Рис. 1 Стадії еволюції біосфери (за М. М. Камшилова):

1 - абиотический кругообіг (кліматичний і грунтово-грунтовий), виникнення первинного примітивного біотичного кругообігу (Б), 2 - зростання біосфери та біотичного кругообігу; 3 - стабільний біотичний кругообіг, поява людини (Ч); 4 - зростання людства, поява техногенезу та техносфери (Т); 5 - сучасна фаза, зростання техносфери та вплив її на біотичний і абиотический кругообіги

Перша стадія відповідає виникненню первинного біотичного циклу, здійсненого спільнотою фотосинтезуючих ціанобактерій - синьо-зелених водоростей - перших примітивних, але надзвичайно життєстійких продуцентів. Оскільки круговорот ще не збалансований з абіотичних, глобальної біосфери як такої ще немає.

Друга стадія відповідає встановленню збалансованого біотичного кругообігу з участю аеробних форм автотрофів і гетеротрофів, сприяють розвитку і росту біосфери.

До третьої стадії біосфера вже давно сформувалася і стабілізувалася, виконала свої геологічні функції, біотичний кругообіг досяг високого ступеня досконалості; з'явилася людина.

Четверта стадія характеризується розвитком людської цивілізації. І це створює нову ситуацію в еволюції біосфери. Нові цикли техносфери ще не вписані в біотичний кругообіг, в багатьох випадках навіть гнітюче діє на функції біосфери.

П'ята стадія сучасної епохи характеризується тим, що людське суспільство поглинає речовина і енергію не тільки через біосферу, але безпосередньо з абіотичним середовища. Це було б кардинальним перетворенням ходу еволюції біосфери, якби при цьому техногенне навантаження на біосферу зменшилася. До нещастя, поки що звернення людини до абіогенним ресурсів тільки збільшує цю навантаження.

3 Перехід від біосфери до ноосфери

Перетворення розуму і праці людства в геологічну силу планетного масштабу відбувалося в рамках біосфери, складовою частиною якої вони є. В. І. Вернадський у своїх дослідженнях незмінно підкреслював, яке величезне вплив людство робить на розширення життя шляхом створення нових культурних видів рослин і тварин. Спираючись на його ідеї про біохімічної основі біосфери, французький математик і філософ Едуард Леруа (1870 - 1954 рр..) Ввів у 1927 р. поняття ноосфери, або сфери розуму, для характеристики сучасної геологічної стадії розвитку біосфери. Його позицію поділяв також найбільший французький геолог і палеонтолог П'єр Тейяр де Шарден (1881 - 1951 рр..), Згодом у своїй праці "Феномен людини" визначив ноосферу як одну зі стадій еволюції світу. Визнаючи, що ця стадія, як і сама людина, є результатом тисячолітньої історії розвитку органічного світу, він вважав рушійною силою еволюції цілеспрямоване свідомість ("ортогенеза").

На відміну від нього І.В. Вернадський розглядає виникнення свідомості як закономірний результат еволюції біосфери, але, раз виникнувши, воно потім починає робити все зростаючий вплив на біосферу завдяки трудової діяльності людини.

Ноосфера є нове геологічне явище на нашій планеті. У ній вперше людина стає найбільшою геологічною силою. Він може і повинен перебудовувати своєю працею і думкою область свого життя, перебудовувати докорінно порівняно з тим, що було раніше.

Початкові уявлення про спрямованість еволюційного процесу в бік виникнення мислячих істот і визнання геологічної ролі людства висловлювалися багатьма вченими і до Вернадського. Так, вже у XVIII ст. французький натураліст Ж. Бюффон висловив ідею про царство людини, яка в XIX ст. була розвинена засновником сучасної геології Жаном Луї Агассіс (1807 - 1873 рр..). Хоча ці ідеї і спиралися на визнання все зростаючої ролі людства у зміні лику Землі, але не були пов'язані з принципом спрямованості еволюції живої речовини біосфери.

Цей принцип як емпіричного узагальнення висунув американський учений Джеймс Дана (1813 - 1895 рр..), Який ще до появи праці Ч. Дарвіна вперше чітко заявив, що еволюція живої речовини йде у певному напрямку. Його послідовник Ле Конт, грунтуючись на принципі спрямованості еволюції, назвав еру, пов'язану з появою на Землі людини, псіхозойской. Ближче до нашого часу відомий російський геолог Олексій Петрович Павлов (1854-1929 рр..) Говорив про антропогенного ері в еволюції біосфери.

Добре усвідомлюючи, що праця являє собою доцільну діяльність, Вернадський вказував, що ноосфера, або сфера розуму, буде все більше і більше визначати не тільки прогрес суспільства, але і еволюцію біосфери в цілому, а через неї і процеси, що відбуваються на Землі. Недарма він розглядає думка як планетарне явище.

Еволюційний процес отримує особливе геологічне значення завдяки тому, що він створив нову геологічну силу - наукову думку соціального людства ... Під впливом наукової думки і людської праці біосфера переходить у новий стан - у ноосферу.

Яким же чином людська діяльність впливає на процеси в біосфері, як вона сприяє її еволюції?

Перш за все слід зазначити, що біологічна еволюція притаманна лише живому організму (речовини) біосфери, тобто різних видів рослин і тварин і, зрозуміло, людині в тій мірі, в якій він розвивався до виникнення цивілізації і перетворення на людину розумну. Надалі еволюція біологічного розвитку людини переходить в еволюцію соціальну.

Еволюція живої речовини біосфери призводить до виникнення нових видів рослин і тварин, пов'язаних з навколишнім середовищем за допомогою живлення і дихання, обміном речовин. Такий обмін приводить до міграції, руху атомів від живої речовини до неживого, особливо до біогенного, в якому живі елементи об'єднані з неживими. А все це багато в чому змінює характер взаємодії живої речовини біосфери не тільки з її неживої частиною, а й із іншими сферами оболонки Землі.

У період переходу від біосфери до ноосфери на сцену виступає такий потужний геохімічний фактор, як постійне збільшення кількості зеленого живої речовини в біосфері, одержуваного за допомогою розширення посівних площ та інтенсифікації землеробства. У результаті штучного відбору нових сортів рослин та порід тварин значно прискорюються процеси еволюції, швидше виникають нові види. А це в свою чергу в ще більшому ступені сприяє прискоренню процесів обміну між живим і кістковим речовиною в біосфері.

Мабуть, поступовий перехід до ноосфери почався ще сотні тисяч років тому, коли людина оволоділа вогнем і став виготовляти перші, недосконалі ще знаряддя виробництва і полювання. Завдяки цьому він отримав величезну перевагу перед тваринами, але з геологічної точки зору набагато більш важливим був тривалий процес приручення диких стадних тварин і створення нових сортів культурних рослин. Як відомо, саме цей процес поклав початок скотарства й землеробства, які історично призвели до першого найбільш значного поділу суспільної праці і систематичного обміну його продуктами між різними племенами. В.І. Вернадський вказує:

Людина цим шляхом став міняти навколишній світ і створювати для себе нову, не колишню ніколи на Планеті живу природу. Величезне значення цього виявилося ще й в іншому - в тому, що він позбавився від голоду новим шляхом, лише в слабкому ступені відомою твариною - свідомим, творчим забезпеченням від голоду і, отже, знайшов можливість необмеженого прояви свого розмноження.

Що ж стосується боротьби з тваринами, то людина здобула в ній перемогу по суті з винаходом вогнепальної зброї, і тому тепер він повинен робити особливі заходи, щоб не допустити винищення всіх диких тварин. Ще більші зусилля необхідні для збереження самої біосфери у зв'язку з багато разів збільшеними техногенними навантаженнями на неї. У зв'язку з цим виникає спільна для всього людства глобальна проблема збереження навколишнього середовища і перш за все живої природи.

4. Сучасна концепція екології

Про проблеми екології по-справжньому заговорили в 70-і роки нашого століття, коли не тільки фахівці, а й пересічні громадяни відчули, яку зростаючу загрозу несе нинішньому і майбутнім поколінням техногенна цивілізація. Забруднення атмосфери, отруєння річок і озер, кислотні дощі, все збільшуються відходи виробництва, особливо використаних радіоактивних речовин та багато іншого-все це проблеми сьогоднішнього дня. У зв'язку з цим змінився і сам погляд на предмет екології. Сам термін "Екологія" був введений Ернстом Геккелем понад сто років тому, і як самостійна дисципліна вона сформувалася ще в 1900 р., тим не менш довгий час вона залишалася суто біологічної дисципліною. В даний час екологія вийшла вже з цих вузьких рамок і стала по суті справи міждисциплінарним напрямом досліджень процесів, пов'язаних із взаємодією біосфери і суспільства. Як вказує відомий фахівець з цих питань Ю. Одум, зараз екологія оформилася в принципово нову інтегровану дисципліну, що зв'язує фізичні і біологічні явища і творчу міст між природними і суспільними науками.

Про зв'язок екології з громадськими та гуманітарними науками свідчить поява таких її розділів, як соціальна, медична, історична, етична екології.

Більш докладне уявлення про екологію та її завдання ми отримаємо, якщо будемо розглядати структуру і динаміку різних екологічних систем, а також різні рівні їх організації.

4.1 Екологічні системи та їх структура

До екологічних систем зазвичай відносять всі живі системи разом із навколишнім середовищем, починаючи від окремої популяції і закінчуючи біосферою. Всі вони є відкритими системами, які обмінюються з навколишнім природним середовищем речовиною, енергією або інформацією. Найменшою одиницею екології є сукупність організмів певного виду, які взаємодіють між собою всередині виду, а вигляд як цілісна структура (система) - з навколишнім середовищем. Отже, ні молекулярний, ні клітинний, ні організменний рівні не розглядаються в екології, хоча і жива молекула, і клітка, і тим більше організм представляють собою відкриті системи, які можуть існувати завдяки взаємодії з середовищем. Навіть окремі популяції в чистому вигляді виділити важко, оскільки в природному середовищі вони об'єднуються в більш великі співтовариства живих систем і взаємодіють також з неживою природою.

На популяційному рівні, як уже зазначалося, розрізняють такі екологічні системи, як біоценози, біогеоценози, в яких спільноти досліджуються в тісному зв'язку з неживою природою, грунтом, мікрокліматом, гідрологією місцевості та інших

Більш великим системним об'єднанням в екології вважається біом, який включає до свого складу живі системи і неживі фактори на великій території, наприклад, листяні породи дерев на середньо височини. Нарешті, біосфера охоплює, згідно В.І. Вернадському, все живе, біокостное і кісткова речовина на поверхні нашої Планети. І хоча вона у відомих межах функціонує автономно, але в кінцевому рахунку може існувати і розвиватися тільки за рахунок енергії Сонця і тому є також відритої системою, яку на відміну від інших систем називають екосфери.

В екосистемі можна виділити два рівні:

на верхньому, автотрофні рівні, який називають також зеленим поясом, ми зустрічаємося з рослинами, що містять хлорофіл і переробними сонячну енергію і прості неорганічні речовини в складні органічні сполуки;

на нижньому, гетеротрофні рівні відбувається перетворення і розкладання цих органічних сполук у прості.

Таким чином, у механізмі трофічних або харчових зв'язків можна виділити наступні елементи: продуценти автотрофних організмів, головним чином зелених рослин, які можуть проводити їжу з простих неорганічних речовин; фаготрофи, до яких належать гетеротрофні тварини, що харчуються іншими живими організмами, рослинними і тваринами; сапротрофи , які отримують енергію шляхом розкладання мертвих тканин або розчиненої органічної речовини.

У зв'язку з цим гетеротрофні організми поділяють на біофагов, що поїдають живі організми, і сапрофагів, що харчуються мертвими тканинами.

Одна з характерних рис всіх екосистем полягає в тому, що в них відбувається постійна взаємодія автотрофних і гетеротрофних підсистем організмів. Така взаємодія призводить до кругообігу речовини в природі, незважаючи на те, що іноді організми розділені в просторі. Як ми бачили, автотрофні процеси найбільш інтенсивно протікають на зеленому ярусі системи, де рослинам доступний сонячне світло, в той час як на нижньому ярусі посилено протікають гетеротрофні процеси. Аналогічний розрив може відбуватися і в часі, причому значний розрив між виробництвом органічної речовини автотрофами і гетеротрофами призводить до його накопичення. Саме завдяки цьому розриву на нашій планеті утворилися величезні запаси викопного палива.

4.2 Взаємодія екосистеми та навколишнього її середовища

У біологічних дослідженнях, особливо в класичній теорії еволюції, зазвичай робиться наголос на вивчення впливу навколишнього середовища на живі організми та їх системи. Саме під таким кутом зору розглядається дію різних факторів на їх еволюцію. Однак живі системи аж ніяк не є пасивними у цій взаємодії. Вони в свою чергу мають потужний вплив на навколишнє середовище.

Найбільшою мірою такий вплив можна простежити на прикладі великих екосистем. Саме на такого роду факти спирається відома гіпотеза Геї, висунута в 1970-і роки фізиком і винахідником Джеймсом Лавлоком і мікробіологом Лінн Маргулісом. Свою назву ця гіпотеза отримала від давньогрецького слова "гея", що позначає землю. Вона передбачає абсолютно інший підхід до причин та факторів становлення життя на нашій планеті. Якщо традиційно допускають, що життя на Землі з'явилося після того, коли виникла спочатку атмосфера зі значним вмістом у ній кисню, то відповідно до гіпотези Геї, освіта кисню в атмосфері в цілому зобов'язане впливу тих простих живих організмів, які в безкисневих умовах стали виділяти в навколишній простір кисень. Своє припущення автори гіпотези підтверджують посиланням на те, що на близьких до Землі планетах Марсі і Венері їх атмосфера складається відповідно на 95 і 98% з вуглекислого газу, кисню на Марсі міститься 0,13%, а на Венері помічені лише його сліди. Приблизно така ж картина спостерігалася б на млявої Землі. Звичайно, гіпотеза Геї потребує подальших розробках і обгрунтуванні, але спирається вона на важливу ідею, що життя забезпечує умови для свого подальшого існування та розвитку. Це підтверджується численними фактами з історії розвитку органічного світу.

Щоб вижити, а тим більше розвиватися, екосистеми повинні відповідним чином регулювати свою діяльність і управлятися, а це вимагає встановлення інформаційних зв'язків між різними підсистемами і елементами системи.

4.3 Інформація та управління у екосистемах

Поряд з потоками і кругообігом речовини екосистеми пов'язані також інформаційними зв'язками. Управління і регулювання в них здійснюється за допомогою фізичних і хімічних елементів. Такі управляючі системи за своїм функціональним призначенням можна розглядати як кібернетичні. Однак на відміну від штучних систем, створених людиною, у природних екосистемах елементи управління розосереджені всередині самої системи, і тому процес регулювання і управління у них відбувається не з зовнішнього спеціального органу управління, як у технічних кібернетичних системах. Згідно кібернетичним принципам, будь-який процес управління пов'язаний з передачею та перетворенням інформації. Для сталого динамічного функціонування системи необхідно, по-перше, наявність прямих сигналів, несучих інформацію від керуючого до виконавчого пристрою, по-друге, зворотних сигналів, які інформують керуючий пристрій про виконання команд. У екосистемах живої природи дію принципу позитивного зворотного зв'язку набуває більш складний характер, оскільки, як ми бачили, регулюючі центри розподілені всередині всієї системи, а наявність надмірності, коли одна і та ж функція виконується кількома компонентами, забезпечує необхідну стабільність системи. Для більш конкретної характеристики стабільності екосистем зазвичай вводять поняття резистентної стійкості, яка визначається як здатність системи чинити опір зовнішнім навантаженням і залишатися при цьому стійкою. При сприятливих умовах зовнішнього середовища екосистеми зазвичай підвищують свою опірність ускладненням внутрішньої структури. Таким чином, тісний зв'язок і взаємодія між живими організмами та навколишнім середовищем представляють собою характерну особливість всіх екосистем. Найбільш важливими і по суті вирішальними є енергетичні зв'язки.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

  1. Вернадський В.І. Біосфера. - М., 1967.

  2. Колесник С.В. Загальні географічні закономірності Землі. - М., 1970.

  3. Концепція біосфери та екології [Електронний ресурс]: http://ineka.ru/student/kse/Emel_book/11/raz11.htm # Розділ% 20_11

  4. Магніцький В.А. Внутрішня будова і фізика Землі. - М., 1965.

  5. Вчення про біосферу [Електронний ресурс]: http://www.college.ru/biology/course/content/chapter12/section3/paragraph1/theory.html


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
86.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Біосфера і ноосфера
Біосфера ноосфера людина
Біосфера і ноосфера ВІ Вернадського
Біоетика проблеми і перспективи Біосфера і ноосфера
Біосфера і ноосфера поняття схожість і відмінність
Екологія і біосфера
Біосфера та її межі Поняття біосфера від грец Біос - життя запропонував у 1875 році австрійський
Автомобіль і ноосфера
Ноосфера Тейяр де Шардена і Вернадського
© Усі права захищені
написати до нас