Тема 12. Биосфера, ноосфера, техносфера
Биосфера
Жизнь, однажды возникнув на Земле, постоянно и активно преобразует ее, захватывая доступные для ее существования пространства в литосфере, гидросфере и атмосфере, распространившись за 3,8 млрд. лет на 10 км глубины земной коры, на всю гидросферу и до 25 км высоты атмосферы. Непрерывно "работая", живые организмы преобразовали и переместили миллиарды тон веществ, затратив на это колоссальное количество энергии. Сама жизнь и продукты ее деятельности пространственно совмещены, взаимодействуют по схеме кругооборота и подчиняются в своем существовании законам сохранения. Биосфера включает в себя жизнь, продукты жизнедеятельности и планетарные ресурсы ее существования в качестве составных частей, образуя, сложную динамическую систему глобального характера. Понятие биосферы ввел в конце XIX в. Э. Зюсс для обозначения этой суперсистемы. Учение о биосфере было создано В.И. Вернадским в начале XX в.
Исходное положение этого учения – "принципы целостности". Жизнь рассматривается как элемент космической эволюции, закономерно возникший и развивающийся в контексте космических процессов. С другой стороны, все формы жизни едины внутренне и в структуре биосферы. Планетарные условия жизни существенно зависят от многих факторов космического порядка. Так, например, гравитационная постоянная всемирного тяготения задает возможные размеры звезд, от этого зависит давление и температура их, а следовательно мощность излучения энергии в пространство, силы гравитационного притяжения планет, возможные орбиты их вращения, длина планетарного года и суток. Все это потом определяет на Земле режим сезонов, колебание температур по сезонным периодам и суточные колебания. Ясно, что от этих факторов зависят режимы биологических процессов и само существование жизни на такой планете как Земля. Подобные доказательства касаются характера электромагнитных взаимодействий интенсивности радиации, химического состава воды или атмосферы и т.п.
|
|
|
В целом, становится очевидным, что жизнь тесным образом зависит от факторов космического порядка, и должна рассматриваться в структуре тотального эволюционизма
Далее Вернадский подчеркивает высокий уровень гармонии всех внутренних связей и элементов биосферы. Она гармонизирована значительно тоньше и точнее чем механические системы. В биосфере все учитывается и балансируется не менее оптимально, чем в движении небесных тел или в атомных структурах. Это видно на примере биогеоценозов, когда в биологическом кругообороте движения начинается с потребления минералов микроорганизмами, затем растениями, за ними – животными, гибель которых приводит к распаду и возвращению к исходной форме к минералам.
|
|
|
Причем, весь кругооборот совершается без нарушений законов природы. Конечно, системообразующая роль в этом кругообороте принадлежит живому. Кроме того, живое выполняют космическую роль тем, что преобразовывая солнечную энергию, оно связывает процессы происходящие на Земле с процессами происходящими на Солнце и далее.
Жизнь, прежде всего через автотрофные организмы преобразует простые химические соединения в сложные, перемещает их активным образом, усиливая динамику планетарных процессов и в конечном счете усиливая темпы и масштабы преобразования "лица" планеты. Основной принцип этой работы заключается в том, что мелкие организмы размножаются быстрее чем крупные, а скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества. Давление жизни достигается размножением, которое в свою очередь зависит от энергии излучаемой солнцем. Однако размножение организмов уменьшается по мере увеличения количества особей, а следовательно, истощения ресурсов выживаемости.
Живая природа очень эффективно использует привлекаемое вещество и энергию. Однажды введенный химический элемент или квант энергии проходит длительный ряд состояний как в организме так и в биосфере. С другой стороны организм и биосфера в целом использует ресурсы только в необходимом количестве и с минимум отходов. Есть даже утверждение, что биосфера в целом это без отходное производство, в ней действует закон бережливости. Масштаб биосферы определяется не только километрами планетарного пространства на суше, воде и воздухе, но и качественными показателями. В целом, объем жизни определяется полем устойчивости зеленой растительности, а здесь, в конечном счете, пределы задаются физико - химическими свойствами соединений, их неразрушимостью в процессах "строительства" организмов. Верхний предел обусловлен энергией солнечного излучения регулируемым озоновым слоем. Нижний предел связан с возможным максимумом и минимумом температур, интервал которой более 400° С. Это предельное тепловое поле биосферы. Жизнь в планетарной эволюции - необходимое явление. Химический способ обмена веществ, характерный для живого, остается неизменным. В этом смысле в течение 3,8 млрд. лет изменялись только формы жизни, каждая из которых строилась на идентичном биохимическом механизме, возникшее в древнейшие геологические эпохи. Поле устойчивости жизни во многом есть результат способности различных форм организмов к адаптации к приспособлению.
|
|
|
|
|
|
В биосфере идет постоянное регулирование количества живого вещества, количество свободного кислорода и других средств жизнедеятельности. В целом биосфера - саморегулирующийся «механизм», самоуправляемая система. Вся система биосферы, как и система отдельного организма, находится в пределах устойчивого равновесия, т.е. когда ее свободная энергия равна или приближается к нулю, когда возможная в условиях данной системы работа произведена полностью.
Обладая более высокой активностью биосфера эволюционирует быстрее других планетарных систем, кроме социальных. Однако гармонизация темпов, соотношение зависимостей должно поддерживаться для земли в целом. Поэтому возникает задача понимания механизмов коэволюции, эволюции через взаимное приспособление природы общества и человека. Знания законов функционирования и развития биосферы становится важнейшим усвоением выживаемости человеческого общества. Интеграция наук о неживой природе, биосфере и обществе является актуальной задачей науки ХХ в. Одна из наук, возникшая в ответ на эту задачу - экология - наука изучающая место обитание живых существ, их взаимовлияние с окружающей средой. Экология изучает уровни целостности между организменным и глобальным, взаимодействие отдельных видов со средой и взаимодействие сообществ со средой, т.е. это уровни внутренние для биосферы. Экология установила ряд принципов характерных для внутрибиосферных процессов развития. Один из них утверждает, что ограничивают развитие лишь те факторы, которые имеются в недостаточном количестве (закон Ю. Либиха), например, питательные вещества, жизненное пространство и др. Наряду с этим действует другой принцип: избыток какого-либо фактора (свет, вода и т.д.) может текже ограничивать развитие какого либо вида. Кроме того, недонаселенность и перенаселенность могут также оказывать лимитирующее влияние на развитие вида. Недонаселенность, например, ослабляет контакты особей, снижает размножение; а перенаселенность усиливает конкуренцию, внутривидовую борьбу за ресурсы существования. Далее экология установила, что в биосфере действует принцип конкурентного исключения, который гласит, что два вида занимающие одну и ту же нишу, не могут сосуществовать неограниченно долго. Межвидовая борьба, работая постоянно, в нише концов, приведет либо к гибели одного из видов, либо к его миграции в другую нишу. Исследования так же показали, что чем длинее цепочка питания, (чем больше трофических уровней), тем больше потери энергии в ней. « Пища» прошедшая путь от микроорганизмов до высшего млекопитающегося потребовала для обработки ее больше энергии, чем при короткой цепочке, например, от микроорганизма до растения. Кроме того, гетеротрофное питание существует за счет утилизации продуктов автотрофного метаболизма. Питание травоядного животного строится на усвоении тех веществ, которые до этого создало растение. Принцип утилизации играет роль средства самоочищения биосферы, в ней несмотря на ее огромные масштабы и сложность, нет эффекта «загрязнения» наряду с этим, в биосфере действуют Закономерности подобия в развитии экосистем и отдельного организма. Полезное сосуществование в системах «хищник- жертва», «хозяин – паразит», стимулирующие развитие видов связанных подобными зависимостями.
Установлено, что размножение через половое различие позволяет осуществлять виду рекомбинацию больших блоков генетической информации, что позволяет менять признаки в потомстве белее эффективного, чем при мутациях.
В целом современная наука показала, что биосфера мощный фактор планетарной эволюции, что она осуществляет интеграцию живой и неживой природы: продолжает интеграцию природы, биосферы и общества, т.е. человека и его среды обитания.
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 27; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!