1. Bazele organizării biosferei. Conceptul de biosferă
2. Funcțiile de bază ale biosferei
3. Structura biosferei
4. Doctrina lui Vernadsky despre biosferă
Pământul a existat deja 4,5 miliarde de ani. În acest timp uriaș, procese fizico-chimice complexe au avut loc constant pe suprafața sa, a apărut o viață, sa format o atmosferă care conține oxigen, s-au dezvoltat animale și plante foarte bine organizate. Aceste schimbări au avut loc foarte lent, întinzându-se de sute de milioane de ani, ceea ce a asigurat apariția unor procese de auto-organizare.
Ce este biosfera? Care sunt caracteristicile și modelele sale de existență?
Dar în doctrina biosferei, științele despre Pământ, despre viață, despre Cosmos se îmbină. Și totuși, dacă biosfera este una dintre cochilii planetare, cunoștințele sale trebuie să treacă în primul rând pe scară globală, din pozițiile planetare, caracteristice științelor Pământului.
Secțiunile separate ale exercițiului s-au bucurat de o mare popularitate în ultimii ani, în timp ce altele au rămas în umbră. Despre biosferă scriu specialiști, experți în științe specifice, din pozițiile lor private.
Până acum, unii oameni de știință continuă să interpreteze biosfera în felul lor, înțelegând acest concept științific într-un mod ciudat: să zicem, ca un set de toate organismele. Este clar că astfel de interpretări "duble" și "triple" ale aceluiași termen crea inconveniente inutile. Dar în doctrina biosferei vorbim despre acea parte a planetei noastre care este pătrunsă de razele soarelui și de viața. Biosfera determină aspectul schimbător și frumos al Pământului, uneste toate lucrurile vii în sânul lui și luminează din interior cu lumina minții umane. Noi aparțin în întregime biosferei - trupul, viața spirituală, trecutul și viitorul, devenind organul cunoașterii și transformării sale de sine.
1. Bazele organizării biosferei. Conceptul de biosferă
Termenul biosferă a fost introdus pentru a descrie aspectul general al suprafeței Pământului, datorită prezenței pe ea a întregii mase de organisme vii. Cele două componente principale ale biosferei - organismele vii și habitatele lor (inclusiv straturile inferioare ale atmosferei, mediul acvatic) - coexistă într-o interacțiune constantă, formând un sistem integral. Populațiile individuale ale organismelor vii nu sunt izolate de mediul înconjurător. În cursul evoluției se formează biocenoze - comunități de animale, plante, microorganisme. Împreună cu habitatul biocenozelor se formează biogeocenoză. În ele are loc un schimb continuu de materie și energie, care se realizează printr-o multitudine de lanțuri trofice și cicluri biogeochimice. Biogeocenozitățile servesc drept celule elementare ale biosferei, care, interacționându-se unul cu celălalt, stabilesc un echilibru dinamic în ea. O substanță vie îndeplinește un rol de formare a sistemului în supersistemul vieții - biosfera. O materie vie este agregatul și biomasa organismelor vii din biosferă. Substanța vie există sub forma unei mari varietăți de organisme de diferite forme și mărimi, combinate în sisteme de diferite nivele. În mod tradițional, se disting următoarele niveluri de organizare a vieții: individ (organism) - populație - biocenoză - biogeocenoză (ecosistem) - biosferă. substanța biocenoză a populației de biocenoză
Ca urmare a existenței sale, substanța vie a Pământului a acoperit aproape toată suprafața sa, formând o sferă specială. Biosfera (din BIOS-ul grecesc -. Locuieste si sphaira - balon) - un înveliș al Pământului, care dezvoltă și operează o viață și a materiei și a procesului de schimb de energie are loc în principal datorită activității organismelor. Biosfera include organismele vii, biogen (cărbune, petrol, etc.), TAP (care trăiesc în educația nu participă) și bioinert (o operațiune comună a sistemului și corpurile inerte ale organismelor vii) substanțe, precum și originea substanței cosmice.
Biosfera acoperă straturile superioare ale litosferei, acoperirea apei până la o adâncime de 12 km și stratul inferior al atmosferei de până la 15 km înălțime.
2. Principalele funcții ale biosferei
Datorită faptului că viața mediază toate celelalte procese planetare, este necesar să se înțeleagă ce se disting de alte organisme naturale și de ce organismele vii din zona ocupată de viață, izolat într-un plic special - biosfera.
Particularitatea obiectelor vii nu este numai în accelerarea reacțiilor chimice, ci și în faptul că unele reacții la temperaturi și presiuni normale în afara organismelor nu apar deloc. Reducerea temperaturii de oxidare este asigurată de prezența în organisme a unor catalizatori specifici (enzime) care accelerează cursul proceselor chimice.
În general, interacțiunea componentului viu neventiv este determinată de funcțiile biogeochimice ale biosferei (Tabelul 1).
Tabelul 1. Funcțiile biogeochimice ale materiei vii în biosferă
Biosfera este un ecosistem global. biota planetare este esențială pentru ecosistemul global și că materia vie nu este o componentă obișnuită a mediului natural, si serveste-l ca nadkomponenta, după cum urmează să fie judecat pe biosfera ca întreg.
Pe baza celor de mai sus, putem concluziona că materia vie a biosferei, împărțită în plante, animale, fungi și microorganisme, are o importanță deosebită ca o singură forță care transformă suprafața planetei.
Din lege rezultă că biota Pământului nu poate fi considerată doar ca o structură care reînnoiește resursele de mediu. Capacitatea unei substanțe vii de a avea un efect transformator asupra mediului și de ao organiza într-un anumit mod, indică faptul că posedă funcții de conducere.
Ca urmare a implementării acestor funcții, biosfera are proprietatea de autoreglementare, permițând ca anumiți indicatori și caracteristici să rămână constante chiar și pentru perioade foarte lungi de timp. În general, această caracteristică este asociată cu proprietatea chimică medie și masa materiei vii din biosferă, deoarece partea vie trăiește în mod invariabil o anumită fracțiune din masa întregii biosfere. Numai în această condiție, în perioadele lungi de existență a biosferei, nu este încălcată constanța proceselor chimice ale părții de la suprafață a litosferei, în care se exprimă acțiunea chimică a vieții. În consecință, din momentul formării biosferei, viața trebuie să fie deja formată din numeroase și variate forme care au diferite funcții.
Functiile biochimice pot fi, de asemenea, clasificate in functie de principalele elemente chimice.
Deci, funcția oxigen-carbon este efectuată de plante verzi. Aproape tot oxigenul a apărut ca urmare a activității organismelor prin descompunerea moleculelor de dioxid de carbon.
Funcția de dioxid de carbon. indiferent de oxigen, este efectuată de toate organismele vii, inclusiv bacteriile. Ca rezultat al activității lor, gazul rezultat, care se dizolvă în apă, are un impact enorm asupra migrației majorității elementelor chimice.
Funcțiile de ozon și peroxidic constau în producerea de agenți puternici de oxidare - ozon și peroxid de hidrogen.
Funcția de azot este acumularea de azot ca urmare a activității vitale a microorganismelor și a altor procese biogene.
Funcția de hidrocarburi este furnizată în medii anoxice cu descompunerea microbiologică a reziduurilor organice, ceea ce duce la formarea metanului și a altor hidrocarburi.
Funcția este asigurată de hidrogen sulfurat în absența oxigenului care conțin reziduuri și sulfați organici, bacterii reducătoare de sulfat care se descompun substanțele organice și sulfați cu degajare de bioxid de carbon și hidrogen sulfurat.
Funcția de hidrogen constă în formarea hidrogenului într-un mediu lipsit de oxigen atunci când rămășițele organice sunt descompuse de bacterii.
Este important să ne dăm seama că nu există niciun organism singur care să poată îndeplini toate funcțiile biogeochimice. De asemenea, se exclude faptul că în timpul geologic există o schimbare a organismelor care se substituie reciproc în îndeplinirea oricărei funcții biogeochemice, fără a se schimba. Numai de la apariția omenirii civilizate în biosferă, un organism a fost capabil să provoace simultan o varietate de procese chimice, realizând acest lucru prin rațiune și tehnologie, și nu prin activitatea fiziologică a organismului său.
Astăzi, structura biosferei este extrem de complexă și complet asimetrică. Aceasta se manifestă prin distribuția inegală a continentelor și a oceanelor, o combinație largă de intervale de munte și teren plat, într-o varietate de soluri, rezervoare continentale și marine, condiții climatice etc.
Cea mai importantă caracteristică a structurii biosferei este existența unui câmp de stabilitate (existență) a vieții. Primul domeniu este caracterizat de condiții care suportă viața, nu-și opresc funcțiile, iar a doua - condiții de reproducere a organismelor.
Principalele granițe ale biosferei sunt definite ca limitele existenței unei vieți active.
Substanța vie din biosferă este distribuită foarte eterogen: masa sa principală este concentrată într-un spațiu relativ îngust, numit filmul vieții (figura 1).
Fig. 1. Diagrama structurii biosferei
În prezent sunt descrise în detaliu două forme de concentrare a vieții:
· Filme de viață trasabile pe suprafețe mari;
· Condensări ale vieții care au o distribuție locală.
De bază pentru biosferă, trei filme orizontale de viață sunt situate la limitele "atmosferei litosferice-hidrosfere": în rezervoarele de lângă suprafață, în partea de jos a mărilor și oceanelor, pe suprafața solului.
4. Învățarea lui Vernadsky despre biosferă
Geobiochemistul de știință rus VIVernadsky este un clasic al științei, un mare om de știință, fondatorul teoriei biosferei. Vernadsky a considerat biosfera ca un corp geologic special, structura și funcțiile cărora sunt determinate de trăsăturile Pământului și cosmosului. Și organismele vii, populațiile, speciile și toate materiile vii sunt forme, nivele de organizare a biosferei.
"Este imposibil să rezolvăm problemele biologice, studiind doar unul - în multe privințe, un organism autonom", a scris Vernadski. "Știm că organismul din biosferă nu este un oaspete accidental: face parte dintr-o organizare naturală complexă". De ce se caracterizează această organizație, în ce mod se manifestă? Vernadsky a răspuns la această întrebare după cum urmează: "Organizația diferă brusc de mecanism prin faptul că este în continuă formare, în mișcarea tuturor celor mai mici particule de material și energie. În cursul timpului - în generalizări ale mecanicii și în modelul simplificat - putem exprima organizație, astfel încât niciodată unul dintre punctele sale nu vine înapoi în mod natural, nu se încadrează în același loc, în același punct al biosferei, în ceea ce a fost vreodată înainte " .
Dezvoltarea predarea biosferei, Vernadsky a ajuns la următoarele concluzii (principii biogeochimice): „migrația biogene a elementelor chimice din biosferă urmărește să maximizeze manifestarea ei.“
"Evoluția speciilor care duc la crearea unor forme care sunt stabile în biosferă trebuie să meargă în direcția care mărește manifestarea migrației biogene a atomilor în biosferă". Acest principiu biogeochimic al lui Vernadsky afirmă o adaptabilitate ridicată a materiei vii, plasticitatea, variabilitatea în timp.
"Coaja terestră a biosferei, cuprinzând întregul glob, are dimensiuni foarte desprinse; într-o mare măsură, este condiționată de existența unei materii vii în ea - este populată. Între părțile osoase și substanțele vii, locuitorii săi, există un schimb continuu de materiale și energie, exprimat în mișcarea atomilor, cauzată de materia vie. Acest schimb de-a lungul timpului este exprimat de o schimbare care se schimbă în mod regulat, îndreptându-se spre echilibrul de stabilitate. Atât inseparabil, cât și inextricabil, biosfera de-a lungul timpului geologic este legată de substanța vie care o locuiește. În acest curent biogenic de atomi și energia asociată cu acesta se manifestă semnificația planetară, cosmică a materiei vii ": Vernadski a scris în lucrarea sa" Naturalistul ".
În lucrările sale, Vernadsky nu sa limitat la o descriere generală a biosferei și la elucidarea regulilor sale. El a avut loc și studii private, detaliate, exprimate, după cum știm, în formulele cu cifre și cu activitatea materiei vii, precum și pentru a urmări soarta unor elemente chimice din biosferă. El a arătat locul biosferei în sistemul altor geosfere ale planetei. Învățarea lui Vernadski despre biosferă a fost destinată să devină un concept-cheie al științei naturale moderne.
Succesele biologiei moleculare moderne, biochimiei și biofizicii au făcut posibilă dezvăluirea unei imagini extrem de complexe, mobile și armonioase a structurii moleculare a tuturor lucrurilor vii. Cu toate acestea, problemele esenței, originii și complexității organizării ființelor vii nu au fost rezolvate în multe privințe și sunt încă subiectul unor dispute științifice serioase.
Dacă structura cristalină a moleculelor organice este detectată la microelevel, această statică este complet absentă la nivelul materiei vii și al biosferei. Aici există o mișcare constantă (migrație) a atomilor care unește împreună moleculele cele mai complexe care sunt împrăștiate și se reunesc din nou în combinații noi; atomii și moleculele trec de la atmosferă în hidrosferă, în crusta pământului și își închid ciclurile, revenind la mediul original.
Substanța vie reglează în mod activ migrarea geochimică a atomilor. Datorită sutelor de milioane de ani de istorie geologică, stabilitatea biosferei este păstrată și se desfășoară evoluția atât a organismelor vii cât și a întregii biosfere ca întreg. Acest tip particular de echilibru permanent se numește echilibru dinamic.
În biosferă, echilibrul dinamic este instabil. Cu alte cuvinte, biosfera nu este numai „functioneaza si dispare“, dar, de asemenea, se dezvoltă în cursul muncii, cultivatori, mai bine, în mod activ și pe o scară mai mare se acumulează, transformă energia complică organizarea lor, îmbogățit de informații.
Un rol deosebit în materia vie, transformarea activă a energiei solare într-o mișcare chimică moleculară și complexitatea structurilor biologice. Între geosfere adiacente există un schimb continuu de substanțe și energie, acumulate în biosferă și crustă a pământului. Se pare că, de parcă pentru o lungă istorie geologică, razele soarelui pătrund în întreaga crustă a pământului, în medie de treizeci de kilometri. În consecință, energia geochimică a vieții afectează întreaga litosferă. Crusta Pământului este o regiune a fostelor biosfere și acumularea energiei solare.
Biosfera acoperă alte scale, mai semnificative, de spațiu și timp. În aceste scale se manifestă cel mai semnificativ modele geologice, link-ul împreună activitățile materiei, biosfera și organizarea Geosfera Dynamics, printre care scoarța terestră are un rol deosebit și foarte important al baterie solara si transformator de energie și biochimice de viață.
Și mai mult. Corelarea doctrina biosferei de activitățile umane, nu numai geologice, dar, de asemenea, în general, la diverse manifestări ale vieții persoanei și a societății umane, se poate concluziona că noi toți, oamenii - este o parte inseparabilă a materiei vii, introducere în nemurirea sa, o parte necesară a planetei și a cosmosului , continuatorii vieții, copiii din Soare.
3 Balandin R.K. "Vernadsky: viață, gând, nemurire". - M. Cunoaștere, 1988.
Găzduit pe Allbest.ru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: