Концепция биосферы Вернадского

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 10Следующая ⇒

Создание целостного учения о биосфере принадлежит Вернадскому. В его представлении биосфера не просто зона распространения жизни, а одна из геологических оболочек Земли, имеющая свои своеобразные отличия. Центральным пунктом в этой концепции является понятие о живом веществе, которое В.И. Вернадский определяет как совокупность живых организмов.
Кроме растений и животных он включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ своей интенсивностью. Это воздействие выражается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества, как работу единого целого.
В состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т.д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т.п.). Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты.
Вернадский утверждал, что «живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.
Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете.

Вернадский высказывает предположение, что живое вещество, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени вне зависимости от изменения среды.
Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и на природные биокосные тела: почвы, наземные и подземные воды и т.д.
Вернадский перенес возникновение жизни за пределы Земли, но также допускал возможность ее появлении в биосфере при определенных условиях.
Несмотря на некоторые противоречия, учение Вернадского о биосфере представляет собой новый крупный шаг в понимании не только живой природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью человечества.

Понятие биопродуктивности. Биологический круговорот веществ

Весь запас энергии сосредоточен в массе органического вещества - биомассе, поэтому интенсивность образования и разрушения органического вещества на каждом из уровней определяется прохождением энергии через экосистему. Биопродуктивность – кол-во органического в-ва, синтезируемого в ед. времени на определённой территории.Биомасса – живое вещество на данной площади в ед. объёма (запасы).Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х10¹²т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99% представлена зелеными растениями и 1% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,%, а на долю животных и микроорганизмов - 94% всей биомассы. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной, т.к. практически вся первичная продукция тратится в целях питания и размножения. Мировое распределение первичной биологической продукции крайне неравномерно.

В биосфере, как в любой экосистеме, происходит круговорот воды, планетарные перемещения воздушных масс, а также биологический круговорот. Биологический круговорот веществ – фотосинтез, движение веществ по трофическим цепям, биогенный круговорот воды, синтез кислорода.Установившиеся за многие миллионы лет круговороты энергии и вещества в биосфере самоподдерживаются в глобальных масштабах, хотя локальные (местные) изменения структуры и особенностей отдельных экосистем (биогеоценозов), составляющих биосферу, могут быть значительными.
Как показывают исследования, по крайней мере последние 600 млн. лет, начиная с Кембрия, характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся. Менялись лишь скорости этих процессов. Есть основание считать, что масса живого вещества оставалась приблизительно постоянной, начиная с карбона, т.е. биосфера с тех пор поддерживает себя в определенном режиме круговоротов.

Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.
Совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Это основная единица природы на поверхности Земли, хотя она и не имеет определенного объема и может охватывать пространство любой протяженности.
Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуцентами выступают автотрофы. Консументы - это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующих его в новые формы. Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его в неорганические соединения.
Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны. Вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которое переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений. Все живые существа являются объектами питания других, т.е. связаны между собой энергетическими отношениями. Большая часть энергии при переходе из одного звена пищевой цепи в другое теряется. По грубым подсчетам эти потери составляют около 90% при каждом акте передачи энергии через трофическую цепь. Под биотическим (биологическим) круговоротом понимается циркуляция веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами

Все организмы занимают определенное место в биотическом круговороте и выполняют свои функции.
Фотосинтез относится к мощному естественному процессу, вовлекающему ежегодно в круговорот огромные массы вещества биосферы и определяющему ее высокий кислородный потенциал. Он выступает регулятором основных геохимических процессов в биосфере и фактором, определяющим наличие свободной энергии верхних оболочек земного шара. Прямыми продуктами фотосинтеза являются различные органические соединения.
При гибели организма происходит обратный процесс — разложение органического вещества путем окисления, гниения и т. д. с образованием конечных продуктов разложения. Растения Земли ежегодно продуцируют органическое вещество. Деструкторы перерабатывают массу органического вещества, в 10 раз превосходящую их собственную биомассу. В среднем период обновления биомассы равен 12,5 годам.
Закон биогенной миграции атомов В. И. Вернадского гласит: «Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, СО2, Н2 и т. д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории».
Все живое население нашей планеты — живое вещество — находится в постоянном круговороте биофильных химических элементов. Биологический круговорот веществ в биосфере связан с большим геологическим круговоротом.
Биологический круговорот различается в разных природных зонах и классифицируется по комплексу показателей: биомассе растениq, опаду, подстилке, количеству закрепленных в биомаcсе элементов и т. д.
Общая биомасса наиболее высока в лесной зоне, а доля подземных органов в лесах наименьшая. Это подтверждает индекс интенсивности биологического круговорота — величина отношения массы подстилки к той части опада, которая ее формирует.

Планетарная роль и функции живого вещества

Животный мир является неотъемлемым элементом окружающей среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы. Участие каждого отдельного организма в геологической истории Земли ничтожно мало. Однако живых существ на Земле бесконечно много, в своей совокупности они представляют особый, глобальных масштабов фактор, преобразующий верхние оболочки Земли.
Значение организмов обусловлено их разнообразием, повсеместным распространением, длительностью существования в истории Земли, избирательным характером биохимической деятельности и исключительно высокой химической активностью по сравнению с другими компонентами природы.
Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.

Выделяют пять основных функций живого вещества:

Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.
Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этими элементами, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.
Деструктивная. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.
Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).
Транспортная. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 535; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!