Биосфера и её свойства

Биосфера и её свойства 

Содержание

	Введение	3
1.	История изучения биосферы.	5
2.	Биосфера – живая оболочка планеты.	7
2.1.	Протяженность биосферы.	7
2.2.	Состав и свойства биосферы.	8
2.3.	Круговорот веществ –  главная функция биосферы.	11
3	Эволюция биосферы	14
	Заключение	18
	Список использованной литературы	20

 

Введение

Биосфера играет ключевую роль в существовании жизни на Земле. Животные и растения, грибы и бактерии существуют не сами по себе, независимо друг от друга, а в тесном взаимодействии - влияют на проявления жизнедеятельности одних и сами зависят от других организмов. Благодаря этому взаимодействию, образуется уникальная среда –  экосистема, в которой происходит круговорот вещества, обеспечивающий поддержание баланса биоценозов.

С момента своего появления, около 3,5 млрд. лет назад, живые организмы  стали оказывать значительное влияние  на эволюцию земной коры и атмосферы.

В буквальном переводе термин «биосфера» обозначает сферу жизни  и в таком смысле он впервые  был введен в науку в 1875 г. австрийским  геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831-1914). Однако задолго до этого  под другими названиями, в частности  «пространство жизни», «картина природы», «живая оболочка Земли» и т.п., его  содержание рассматривалось многими  другими естествоиспытателями.

Первоначально под всеми  этими терминами подразумевалась  только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь  с географическими, геологическими и космическими процессами, но при  этом скорее обращалось внимание на зависимость  живой природы от сил и веществ  неорганической природы.

Целостное учение о биосфере  принадлежит выдающемуся русскому ученому, академику В.И. Вернадскому. Он разработал учение о биосфере, как  оболочке Земли, населенной живыми организмами. В.И. Вернадский выявил геологическую  роль живых организмов и показал, что их деятельность представляет собой  важнейший фактор преобразования минеральных  оболочек планеты.

Таким образом, биосфера  — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности.

Цель реферата – биосфера и её свойства.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:

• рассмотреть историю изучения биосферы
• рассмотреть протяженность биосферы
• рассмотреть состав и свойства биосферы
• рассмотреть круговорот веществ
• рассмотреть эволюцию биосферы.

 

 

1. История изучения биосферы

«Биосфера» как понятие, отражающее область распространения  живых организмов, впервые ввел в  своих работах французский натуралист Ж.-Б. Ламарк (1802) [2]. Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Факты и положения о  биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и  других преимущественно биологических  наук, а также геологических дисциплин. Однако в то время быстрое расслоение наук о природе привело к тому, что термин не прижился. Только спустя более 70 лет, в 1875 австрийский геолог Э.Зюсс вновь упомянул этот термин. Первоначально под «биосферой» подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина «биосфера» Э.Зюсс в своей книге «Лик Земли», опубликованной спустя тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как «совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли».

А третье и окончательное  возрождение понятия стало возможным  благодаря советскому геологу В.И.Вернадскому, создавшему в 20-х годах XX века современное учение о биосфере (1926).

Согласно воззрениям Вернадского  весь облик Земли, все ее ландшафты, атмосфера, химический состав вод, толща  осадочных пород обязаны своим  происхождением живому веществу [10]. Жизнь  – это связующее звено между  Космосом и Землей, которое используя  энергию, приходящую из космоса, трансформирует косное вещество, создает новые формы  материального мира. Так, живые организмы  создали почву, наполнили атмосферу кислородом, оставили после себя километровые толщи осадочных пород и топливные богатства недр, многократно пропустили через себя весь объем Мирового океана. Вернадский не занимался проблемой возникновения жизни, он понимал ее как естественный этап самоорганизации материи в любой части космоса, приводящий к возникновению все новых форм ее существования.

 

2. Биосфера – живая оболочка планеты

Биосфера в современном  понимании – это оболочка Земли, содержащая живое вещество и ту часть  абиотической среды, в непрерывном  обмене с которым находится биовещество. Под живым веществом здесь  подразумевается совокупность всех организмов, населяющих Землю.

 

1. Протяженность биосферы

На земле существует три  геосферы, в пределах которой существует жизнь. Границы биосферы в пределах геосфер определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов.

Атмосфера – воздушная  оболочка Земли, состоящая в основном из азота и кислорода. В небольших количествам в ней содержатся аргон и углекислый газ. Вещество в атмосфере распределено неравномерно, что обуславливается уменьшением плотности воздуха с удалением от поверхности. Обычно атмосферу делят на три крупных совокупности слоев: тропосферу (от поверхности до высоты 8-10 км), стратосферу (8-10 км до озонового слоя) и ионосферу (выше озонового слоя).

В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы. Жизнь в них не может существовать без непосредственной связи с литосферой и гидросферой. Крупные древесные растения достигают  нескольких десятков метров в высоту, располагая вверх свои кроны. На сотни  метров поднимаются летающие животные — насекомые, птицы, летучие мыши. Некоторые виды хищных птиц поднимаются  на 3–5 км над поверхностью Земли, высматривая  свою добычу. Наконец, восходящими воздушными потоками пассивно заносятся на десятки  километров вверх бактерии, споры  растений, грибов, семена. Однако все  перечисленные летающие организмы  или занесенные бактерии лишь временно находятся в атмосфере. Нет организмов, постоянно живущих в воздухе.

Верхней границей биосферы принято  считать озоновый слой, располагающийся  на высоте от 30 до 50 км над поверхностью Земли. Он защищает все живое на нашей планете от мощного ультрафиолетового солнечного излучения, в значительной мере поглощая эти лучи. Выше озонового слоя существование жизни невозможно.

Гидросфера представляет собой совокупность вод океанов, морей, озер, рек, подземных, ледяных  покровов планеты. Вода - важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) заключена в Мировом океане, который занимает примерно 70% поверхности Земного шара. Средняя глубина океана составляет 3,8 км, максимальная 11 км (Марианская впадина). Область биосферы в гидросфере представлена во всей её толще, однако наибольшая плотность живого вещества приходится на поверхностные прогреваемые и освещаемые лучами солнца слои, а также прибрежные зоны.

Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли. Ее толщина колеблется в пределах 50–200 км.  Живое вещество в литосфере  в основном сосредоточено в её верхних нескольких десятков метров. Однако неактивные формы жизни (споры, цисты) и нефтебактерии зарегистрированы на глубине 3 – 4 км. Распространение жизни в более глубокие области литосферы ограниченно высокими температурами земных недр (свыше 100°С). Наибольшая же плотность живого вещества литосферы отмечается в поверхностном слое земной коры – в почве. Почвы представлены минеральными веществами, образующимися при разрушении горных пород, и органическими веществами – продуктами жизнедеятельности организмов.

 

2. Состав и свойства биосферы

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая  экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

К абиотическим (неживым, косным) компонентам относится вещество, в создании которого не принимало участие живое вещество: земная кора (кроме самого верхнего слоя – почвы, а также продуктов фоссилизации, т.е. захоронения органического вещества), минералы и вещества, поступающие в биосферу из-за её пределов (космоса, глубин планеты). Достаточно сложно выделить абсолютно «чистое» косное вещество, так как воздействие живых организмов в биосфере испытывают все неживые вещества. Поэтому, косное вещество, образовавшееся и перерабатываемое живыми организмами, называется биокосным (например: почва, ил). 

Биогенное вещество – это  вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, всю атмосферу, весь объём  мирового океана, огромную массу минеральных  веществ (например, так образовались уголь, нефть, минеральные породы, кислород).

Абиотическая часть представлена:

• Почвой и подстилающими ее породами до глубины, где еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства.
• Атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни.
• Водной средой - океаны, реки, озера и т.п.

Биотическая часть состоит  из живых организмов. Живое вещество, или биомасса – совокупность всех живых организмов на Земле, способных к воспроизводству, распространению по планете, борьбе за пищу, воду, территорию и т.д. Живое вещество связано с косным веществом – атмосферой (до уровня озонового экрана), полностью с гидросферой и литосферой, главным образом в границах почвы, но не только.

Живое вещество биосферы неоднородно  и обладает тремя типами трофических  взаимодействий: автотрофностью, гетеротрофностью, миксотрофностью.

Трофические экологические  взаимодействия способствуют преобразованию неорганического (косного) вещества в  органическое и обратной перестройке  органических веществ в минеральные.

Живое вещество характеризуется  определенными свойствами: это огромная свободная энергия; химические реакции, протекающие в тысячи и даже миллионы раз быстрее, чем в других веществах  планеты; специфические химические соединения – белки, ферменты и другие соединения, устойчивые в составе живого; возможность произвольного движения – рост или активное перемещение; стремление заполнить все окружающее пространство; разнообразие форм, размеров, химических вариантов и т.п., значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе.  

Количество живого вещества биосферы в пределах отдельно рассматриваемого геологического периода является постоянным. Согласно закону биогенной миграции атомов, живое вещество оказывается энергетическим и химическим посредником между Солнцем и поверхностью Земли.

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого  ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и  другие параметры. Рассмотрим основные из них.

1. Биосфера - централизованная система. Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество).

2. Биосфера - открытая система.  Ее существование немыслимо без  поступления энергии из вне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

3. Биосфера - саморегулирующаяся система,  для которой, как отмечал Вернадский, характерна организованность. В  настоящее время это свойство  называется гомеостазом, понимая  под ним способность возвращаться  в исходное состояние, гасить  возникающие возмущения включением  ряда механизмов.

4. Биосфера - система, характеризующаяся  большим разнообразием.

Разнообразие - важнейшее  свойство всех экосистем. Биосфера как  глобальная экосистема, характеризующаяся  максимальным среди других систем разнообразием. Это разные среды жизни, входящие в состав биосферы (водная, почвенная, наземно-воздушная и т.д.), разнообразие природных зон, наличие различных геохимических областей и самое главное – большое число элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.