Биосфера как глобальная экосистема

Биосфера как глобальная экосистема

Учитель географии и биологи

высшей квалификационной категории

Толоконина Светлана Васильевна,

МОУ «Средняя школа № 75

имени Игоря Серова»,

г. Ярославль

Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и обмен энергии которой определяются деятельностью живых организмов

Возникновение и развитие биосферы (гипотеза)

Исторические этапы эволюции биосферы

1. Возникновение и развитие жизни в воде.

2. Формирование новой среды жизни – организмов-хозяев.

3. Заселение организмами суши со сформировавшимися новыми средами жизни:

наземно-воздушной и почвенной.

4. Появление человека – биосоциального существа.

5. Переход биосферы под влиянием человека в ноосферу

Термин « биосфера » ввел в 1875 году Эдуард Зюсс – геолог, палеонтолог.

Ученый понимал биосферу как

« тонкую плёнку на земной поверхности, в значительной мере определяющую «Лик Земли» ».

Первое упоминание о биосфере встречается еще у Ламарка .

Целостное учение о биосфере разработал В. И. Вернадский .

Эдуард Зюсс (1831 – 1914)

В.И. Вернадский – основоположник учения о биосфере

• Академик В. И. Вернадский разработал учение о биосфере – оболочке Земли, населенной и преобразуемой живыми организмами.
• Он выявил геологическую роль живых организмов как фактор преобразования минеральных оболочек планеты

В.И. Вернадский

В.И. Вернадский – основоположник учения о биосфере

Биосферу В. И. Вернадский определяет как наружную область Земного шара, граничащую с Космосом, сосредоточившую в себе жизнь в различных формах ее проявления (латентном и активном), пронизывающую всю гидросферу, верхние слои литосферы и нижние слои атмосферы, в которой происходит аккумуляция, трансформация световой энергии и совершается геохимическая работа

физико-химические условия наиболее благоприятны для существования жизни

(1926 г. В.И. Вернадский)

• Достаточное количество СО2 и О2. Достаточное количество воды (причем обязательно – в жидком состоянии). Температурный режим, исключающий как слишком высокие температуры (вызывающие свертывание белков), так и слишком низкие (прекращающие работу ферментов). Наличие «прожиточного минимума» элементов минерального питания. Определенная соленость водной среды.
• Достаточное количество СО2 и О2.
• Достаточное количество воды (причем обязательно – в жидком состоянии).
• Температурный режим, исключающий как слишком высокие температуры (вызывающие свертывание белков), так и слишком низкие (прекращающие работу ферментов).
• Наличие «прожиточного минимума» элементов минерального питания.
• Определенная соленость водной среды.

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), нижних слоях атмосферы Земли (тропосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере).

Границы существования живых организмов в литосфере, атмосфере, гидросфере

В литосфере жизнь ограничивает температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5–15 км превышает +100°С.

Самая большая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены бактерии, составляет 4 км.

В нефтяных месторождениях на глубине 2–2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве

Границы существования живых организмов в литосфере, атмосфере, гидросфере

В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин глубиной 10–11 км.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации

Границы существования живых организмов в литосфере, атмосфере, гидросфере

Озоновый слой поглощает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца на высоте 22–25 км.

Все живое, поднимающееся выше защитного слоя озона, погибает.

Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20–22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1–1,5 км.

В горах граница распространения наземной жизни проходит на высоте около 6 км над уровнем моря.

Границы биосферы

Биосфера расположена в пространстве от верхних слоев атмосферы (20 – 25 км) до 2 – 3 км ниже уровня суши и 1 – 2 км ниже дна океана

Границы биосферы

Границы биосферы

Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза преобразуется в энергию химических связей образованного органического вещества растений, которое во время дыхания частично используется самими растениями.

Другая часть образованной органики является строительным материалом и источником энергии для многочисленных гетеротрофов .

При разрушении неживой органики остатки энергии теряются в виде теплового излучения.

Главную роль в теории биосферы Вернадского играет представление о живом веществе, которое связывает все сферы Земли.

Типы живого вещества в биосфере

Биосфера

Косное вещество

сформировалось без участия живых организмов: вода, гранит, базальт

и т.д.

Живое вещество – совокупность всех живых организмов на Земле

Биогенное вещество – создано в процессе жизнедеятельности организмов

Кислород, каменный уголь, известняк

Биокосное вещество-

ссовместный результат деятельности организмов и небиологических процессов:

почва

Типы живого вещества в биосфере

• Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
• Рассеянные атомы.
• Вещество космического происхождения

Основные особенности живого вещества

• В пределах границ биосферы живое вещество распределено неравномерно.
• Жизнь максимально сосредоточена на границах геосфер.
• Организмы, обитающие на суше на 99,2% представлены растениями; 0,8% составляют грибы, животные и микроорганизмы.
• В Мировом океане: на долю растений приходится 6,3% биомассы; на долю животных и микроорганизмов – 93,7%.
• Масса живого вещества составляет около 0,01 – 0,02% от костного вещества биосферы.

Результаты деятельности живого вещества биосферы

• Деятельность живых организмов является основой круговорота веществ в природе Земли.
• Составляя одну миллионную часть массы планеты и одну десятитысячную массы биосферы, живое вещество является мощным геохимическим и энергетическим фактором.
• Ежегодная продукция живого вещества – 232 млрд. тонн сухого органического вещества.
• Живое вещество образовало и поддерживает состав атмосферы.
• Живое вещество образовывает скопления углерода, кальция, кремния и др.
• Живое вещество осуществляет окислительно-восстановительные реакции.

Функции живого вещества

Энергетическая функция заключается в осуществлении связи биосферно-планетарных явлений с космическим излучением, преимущественно с солнечной радиацией. В основе этой функции лежит фотосинтетическая деятельность зеленых растений, в процессе которой происходит аккумуляция (накопление) солнечной энергии и ее перераспределение между отдельными компонентами биосферы. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.

Функции живого вещества

Газовая функция обусловливает миграцию газов и их превращения, обеспечивает газовый состав биосферы.

Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение.

В процессе функционирования живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др.

Результат: 2 млрд. лет назад началось накопление свободного кислорода; образование озонового экрана

Функции живого вещества

Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении главным образом тех веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (соединения железа, марганца и др.). При этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.

Результат:

превращение вещества и энергии – метаболизм.

Функции живого вещества

Концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов окружающей среды. В составе живого вещества преобладают атомы легких элементов: водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, алюминия, кремния, серы, хлора, калия, кальция. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднородность химического состава биосферы и ее существенное отличие от состава неживого вещества планеты.

Результат:

образование почвы и

органоминеральных залежей

Функции живого вещества

Деструктивная функция обусловливает процессы, связанные с разложением организмов после их смерти, вследствие которой происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение живого вещества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное вещество биосферы.

Результат:

поддержание постоянства круговоротов веществ в биосфере

Функции живого вещества

Транспортная функция – это осуществление переноса вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении. Живое вещество – единственный (помимо поверхностного натяжения) фактор, обусловливающий обратное перемещение вещества – снизу вверх, из океана – на континенты, реализующий тем самым «восходящую» ветвь биогеохимических циклов.

Функции живого вещества

Средообразующая функция заключается в преобразовании физико-химических параметров среды в результате процессов жизнедеятельности.

В.И. Вернадский писал: «Организм имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему»

Интересные факты

На планете существует 2 вида биогенной миграции атомов. Первый вид – интенсивная, которая производится микроорганизмами.

Второй вид – производится многоклеточными организмами.

Содержание многих элементов в телах живых организмов во много раз превышает их содержание в земной коре.

В растениях углерода в 200 раз, а азота в 30 раз больше, чем в земной коре.

Биохимические круговороты

Большой круговорот

• Горные породы разрушаются, выветриваются, сносятся водными потоками в Мировой океан, где образуют мощные морские отложения пластов.
• Часть соединений растворяется в воде или используется биоценозом.
• Тектонические процессы в течение долгого времени приводят к возврату на сушу морских напластовываний, и процесс начинается вновь.
• Большой круговорот длится миллионы лет.

Биохимические круговороты

Малый круговорот

• Происходит на уровне биогеоценоза и является составной частью большого круговорота. При этом питательные вещества воздуха, воды, почвы аккумулируются в растениях и расходуются на создание их массы и жизненные процессы.
• Продукты распада органического вещества под воздействием бактерий вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям, и вовлекаются ими в поток вещества.
• Возврат химических веществ из неорганической среды через живые организмы и растения обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и химических реакций называют биохимическим циклам.

Биохимические круговороты

Биохимические круговороты

Биохимические круговороты

Антропогенный обмен веществ

• В результате производственной деятельности возник новый процесс обмена вещества и энергии между природой и обществом, который получил название социальный обмен вещества и энергии, или антропогенный.
• Антропогенный обмен существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его, отличается своей незамкнутостью.

Энергетических факторы, определявшие равновесие биосферы до появления человека

• солнечная радиация,
• сила гравитации,
• технические силы,
• химическая энергия,
• биогенная энергия

Они развивались 3,5 млрд лет и сформировали природную среду

Антропогенное загрязнение

• пылевое,
• газовое,
• химическое,
• ароматическое,
• тепловое,
• радиоактивное

Источником загрязнения является хозяйственная деятельность человека (промышленность, транспорт, коммунальное и сельское хозяйство).

Влияние деятельности человека на состояние биосферы

• Загрязнение окружающей среды.
• Разрушение экосистем.
• Исчезновение видов живых.
• Воздействие на водоемы бесконтрольным

использованием воды, строительством

гидросооружений.

5. Разрушение сред обитания живых.

Ноосфера

Ноосфера – это состояние биосферы, где разумная деятельность человека становится определяющим фактором .

Учение о ноосфере разработано

В.И. Вернадским 40-х годах 20 века.

«…ноосфера – особая структурная форма, развивающаяся в результате взаимодействия человеческого общества и биосферы»

Ноосфера

• Ноосфера – это следующее эволюционное состояние биосферы, направленно преобразуемо в интересах человечества.

• Для ноосферы характерна взаимосвязь законов природы с социально-экономическими законами общества.
• Переход биосферы в ноосферу возможен при объединении всех людей, населяющих планету, для решения глобальных экологических проблем современности

Экологические законы Б. Коммонера

Все связано со всем

Природа знает лучше

За все надо платить

Все надо куда-то девать

Информационные источники

Фон

Загнутый уголок

Рисунок

Рисунок1

Тройной уголок

Вы можете использовать

данное оформление

для создания своих презентаций,

но в своей презентации вы должны указать

источник шаблона:

Фокина Лидия Петровна

учитель начальных классов

МКОУ «СОШ ст. Евсино»

Искитимского района

Новосибирской области

Сайт http://linda6035.ucoz.ru/