O KAPITOLE

1. Úvod

2. Analytická časť

2.1. Štruktúra biosféry ................................................................ .............................................. 4

2.2. Evolúcia biosféry ................................................................ ...................................... 6

2.3. Prírodné zdroje a ich využitie................................................................ ...................... 8

2.4. Stabilita biosféry ................................................................ ...................................... 10

2.5. Bioproduktivita ekosystémov ................................................................ ............... 12

2.6. Biosféra a človek. Noosféra ................................................................ .............. 15

2.7. Úloha ľudského faktora v rozvoji biosféry................................................ 16

2.8. Ekologické problémy biosféry ................................................................ ........................ 17

2.9. Ochrana prírody a perspektívy racionálneho environmentálneho manažmentu. 17

3. Záver

ÚVOD

V doslovnom preklade pojem „biosféra“ znamená sféru života av tomto zmysle ho do vedy prvýkrát zaviedol v roku 1875 rakúsky geológ a paleontológ Eduard Suess (1831 – 1914). Avšak dávno predtým, pod inými názvami, najmä „priestor života“, „obraz prírody“, „živá škrupina Zeme“ atď., sa jeho obsahom zaoberali mnohí ďalší prírodovedci.

Spočiatku všetky tieto pojmy znamenali iba súhrn živých organizmov žijúcich na našej planéte, aj keď niekedy bola naznačená ich súvislosť s geografickými, geologickými a kozmickými procesmi, ale zároveň sa skôr upriamila pozornosť na závislosť živej prírody od síl. a látky anorganickej povahy. Ani samotný autor termínu „biosféra“, E. Suess, si vo svojej knihe „Tvár Zeme“, vydanej takmer tridsať rokov po zavedení termínu (1909), nevšimol opačný efekt biosféry a definoval ako „súbor organizmov obmedzených v priestore a čase a žijúcich na povrchu Zeme“.

Prvým biológom, ktorý jasne poukázal na obrovskú úlohu živých organizmov pri tvorbe zemskej kôry, bol J.B.Lamarck (1744 - 1829). Zdôraznil, že všetky látky nachádzajúce sa na povrchu zemegule a tvoriace jej kôru vznikli v dôsledku činnosti živých organizmov.

Biosféra (v modernom zmysle slova) je druh plášťa Zeme, ktorý obsahuje všetky živé organizmy a tú časť hmoty planéty, ktorá je s týmito organizmami v nepretržitej výmene.

Biosféra pokrýva spodnú časť atmosféry, hydrosféru a hornú časť litosféry.

Všetky živé organizmy obývajúce našu planétu neexistujú samy od seba, sú závislé od prostredia a zažívajú jeho vplyv. Ide o presne koordinovaný komplex mnohých environmentálnych faktorov a prispôsobenie živých organizmov im určuje možnosť existencie všetkých druhov foriem organizmov a najrozmanitejšieho formovania ich života.

Živá príroda je komplexne organizovaný, hierarchický systém. Existuje niekoľko úrovní organizácie živej hmoty.

1.Molekulárny. Akýkoľvek živý systém sa prejavuje na úrovni interakcie biologických makromolekúl: nukleových kyselín, polysacharidov a iných dôležitých organických látok.

2. Bunkové. Bunka je štrukturálnou a funkčnou jednotkou reprodukcie a vývoja všetkých živých organizmov žijúcich na Zemi. Neexistujú žiadne nebunkové formy života a existencia vírusov toto pravidlo len potvrdzuje, pretože vlastnosti živých systémov môžu prejavovať iba v bunkách.

3. Organické. Organizmus je integrálny jednobunkový alebo mnohobunkový živý systém schopný samostatnej existencie. Mnohobunkový organizmus je tvorený súborom tkanív a orgánov špecializovaných na vykonávanie rôznych funkcií.

4. Populácia-druh. Druh sa chápe ako súbor jedincov, ktorí sú si podobní štrukturálnou a funkčnou organizáciou, majú rovnaký karyotyp a jeden pôvod a obývajú určitý biotop, voľne sa medzi sebou krížia a produkujú plodné potomstvo, vyznačujúce sa podobným správaním a určitými vzťahmi s iné druhy a faktory neživej prírody.

Súbor organizmov rovnakého druhu, spojených spoločným biotopom, vytvára populáciu ako systém nadorganizmového poriadku. V tomto systéme sa uskutočňujú najjednoduchšie, elementárne evolučné transformácie.

5. Biogeocenotické. Biogeocenóza je spoločenstvo, súbor organizmov rôznych druhov a rôznej zložitosti organizácie so všetkými faktormi ich špecifického biotopu - zložky atmosféry, hydrosféry a litosféry.

6.Biosféra. Biosféra je najvyššou úrovňou organizácie života na našej planéte. Obsahuje živú hmotu - súhrn všetkých živých organizmov, neživé alebo inertné hmoty a bioinertné hmoty (pôdu).

ANALYTICKÁ ČASŤ.

1. Štruktúra biosféry.

Biosféra zahŕňa: živá hmota, tvorený súborom organizmov; živina, ktorý vzniká v procese životnej činnosti organizmov (atmosférické plyny, uhlie, ropa, rašelina, vápenec atď.); inertná látka, ktorý sa tvorí bez účasti živých organizmov; bioinertná látka, ktorý je spoločným výsledkom životnej činnosti organizmov a nebiologických procesov (napríklad pôdy).

Inertná hmota biosféry.

Hranice biosféry sú určené faktormi prostredia, ktoré znemožňujú existenciu živých organizmov. Horná hranica prechádza vo výške približne 20 km od povrchu planéty a je ohraničená vrstvou ozónu, ktorá blokuje život deštruktívne krátkovlnné ultrafialové žiarenie Slnka. Živé organizmy teda môžu existovať v troposfére a nižšej stratosfére. V hydrosfére zemskej kôry organizmy prenikajú do celej hĺbky Svetového oceánu - až 10-11 km. V litosfére sa život nachádza v hĺbke 3,5 – 7,5 km, ktorá je určená teplotou zemského vnútra a stavom prenikania tekutej vody.

Atmosféra.

Prevládajúce prvky chemického zloženia atmosféry: N 2 (78 %), O 2 (21 %), CO 2 (0,03 %). Stav atmosféry má veľký vplyv na fyzikálne, chemické a biologické procesy na zemskom povrchu a vo vodnom prostredí. Pre biologické procesy sú najdôležitejšie: kyslík, používaný na dýchanie a mineralizáciu odumretých organických látok, oxid uhličitý, podieľajúci sa na fotosyntéze a ozón, ktorý chráni zemský povrch pred tvrdým ultrafialovým žiarením. Dusík, oxid uhličitý a vodná para vznikli z veľkej časti v dôsledku sopečnej činnosti a kyslík v dôsledku fotosyntézy.

Hydrosféra.

Prevládajúce prvky chemického zloženia hydrosféry: Na +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, S, C. Voda je najdôležitejšou zložkou biosféry a jedným z nevyhnutných faktorov existencie živých organizmov. . Jeho hlavná časť (95%) sa nachádza vo Svetovom oceáne, ktorý zaberá asi 70% povrchu zemegule a obsahuje 1300 miliónov km 3 . Povrchové vody (jazerá, rieky) zahŕňajú len 0,182 milióna km 3 a množstvo vody v živých organizmoch je len 0,001 milióna km 3 . Ľadovce obsahujú značné zásoby vody (24 miliónov km 3 ). Veľký význam majú plyny rozpustené vo vode: kyslík a oxid uhličitý. Ich množstvo sa značne líši v závislosti od teploty a prítomnosti živých organizmov. Vo vode je 60-krát viac oxidu uhličitého ako v atmosfére. Hydrosféra vznikla v súvislosti s vývojom litosféry, ktorá počas geologickej histórie Zeme uvoľnila veľké množstvo vodnej pary.

Litosféra.

Prevládajúce prvky chemického zloženia hydrosféry: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Väčšina organizmov žijúcich v litosfére sa nachádza v pôdnej vrstve, ktorej hĺbka nepresahuje niekoľko metrov. Pôda zahŕňa minerály vznikajúce pri ničení hornín a organické látky - odpadové produkty organizmov.

Živé organizmy (živá hmota).

Hoci sú hranice biosféry dosť úzke, živé organizmy sú v nich rozmiestnené veľmi nerovnomerne. Vo vysokých nadmorských výškach a v hĺbkach hydrosféry a litosféry sú organizmy pomerne zriedkavé. Život sa sústreďuje najmä na povrchu Zeme, v pôde a v privrchovej vrstve oceánu. Celková hmotnosť živých organizmov sa odhaduje na 2,43 x 10 12 ton. Biomasa organizmov žijúcich na súši je 99,2 % zastúpená zelenými rastlinami a 0,8 % živočíchmi a mikroorganizmami. Naproti tomu v oceáne tvoria rastliny 6,3 % a živočíchy a mikroorganizmy 93,7 % z celkovej biomasy. Život je zameraný hlavne na zem. Celková biomasa oceánu je len 0,03 x 10 12 ton alebo 0,13 % biomasy všetkých tvorov žijúcich na Zemi.

Dôležitý vzorec je pozorovaný v distribúcii živých organizmov podľa druhového zloženia. Z celkového počtu druhov tvoria 21 % rastliny, no ich podiel na celkovej biomase je 99 %. Spomedzi zvierat tvoria 96 % druhov bezstavovce a len 4 % stavovce, z toho desatinu cicavce. Hmotnosť živej hmoty je len 0,01-0,02% inertnej hmoty biosféry, ale hrá vedúcu úlohu v geochemických procesoch. Organizmy získavajú látky a energiu potrebnú na metabolizmus z prostredia. Obmedzené množstvá živej hmoty sa znovu vytvárajú, transformujú a rozkladajú. Každý rok sa vďaka životne dôležitej činnosti rastlín a živočíchov reprodukuje asi 10 % biomasy.

2. Evolúcia biosféry.

Všetky zložky biosféry navzájom úzko spolupracujú, tvoria integrálny, komplexne organizovaný systém, ktorý sa vyvíja podľa vlastných vnútorných zákonov a pod vplyvom vonkajších síl, vrátane kozmických (slnečné žiarenie, gravitačné sily, magnetické polia Slnka, Mesiac a iné nebeské telesá)

Podľa moderných predstáv vývoj neživej geosféry, t.j. škrupina tvorená hmotou Zeme sa vyskytla v raných štádiách existencie našej planéty, pred miliardami rokov. Zmeny vzhľadu Zeme súviseli s geologickými procesmi prebiehajúcimi v zemskej kôre, na povrchu a v hlbokých vrstvách planéty a prejavovali sa sopečnými erupciami, zemetraseniami, pohybmi kôry a budovaním hôr. Takéto procesy stále prebiehajú na neživých planétach slnečnej sústavy a ich satelitoch - Marse, Venuši a Mesiaci.

So vznikom života (samorozvíjajúcich sa stabilných foriem), najskôr pomaly a slabo, potom čoraz rýchlejšie a výraznejšie, sa začal prejavovať vplyv živej hmoty na geologické procesy Zeme.

Činnosť živej hmoty, ktorá prenikla do všetkých kútov planéty, viedla k vzniku nového útvaru – biosféry – úzko prepojeného jednotného systému geologických a biologických telies a procesov premeny energie a hmoty. Rozsah premien, ktoré uskutočňuje živá hmota, dosiahol planetárne rozmery, čím sa výrazne zmenil vzhľad a vývoj Zeme.

Napríklad v dôsledku procesu fotosyntézy - činnosti zelených rastlín sa vytvorilo moderné plynové zloženie atmosféry, objavil sa v ňom kyslík. Činnosť fotosyntézy je zasa výrazne ovplyvnená koncentráciou oxidu uhličitého v atmosfére, prítomnosťou vlhkosti a tepla.

Pôda je výlučne výsledkom činnosti živej hmoty v inertnom (neživom) prostredí. Rozhodujúcu úlohu v tomto procese má klíma, topografia, aktivita mikroorganizmov a rastlín a materské horniny. Biosféra, ktorá vznikla a vznikla pred 1-2 miliardami rokov (prvé objavené pozostatky živých organizmov sa datujú do tejto doby), je v neustálej dynamickej rovnováhe a vývoji.

V biosfére, ako v každom ekosystéme, existuje kolobeh vody, planetárne pohyby vzdušných hmôt, ako aj biologický cyklus charakterizovaný kapacitou - počtom chemických prvkov, ktoré sú súčasne súčasťou živej hmoty v danom ekosystéme a rýchlosť - množstvo živej hmoty sformovanej a rozloženej za jednotku času. V dôsledku toho sa na Zemi udržiava veľký geologický cyklus látok, kde sa každý prvok vyznačuje vlastnou rýchlosťou migrácie vo veľkých a malých cykloch. Rýchlosti všetkých cyklov jednotlivých prvkov v biosfére spolu úzko súvisia.

Cykly energie a hmoty zavedené v biosfére počas mnohých miliónov rokov sú v globálnom meradle sebestačné, hoci lokálne zmeny v štruktúre a charakteristikách jednotlivých ekosystémov (biogeocenóz), ktoré tvoria biosféru, môžu byť významné.

Už v raných štádiách evolúcie sa živá hmota šírila po neživých priestoroch planéty, zaberala všetky miesta potenciálne prístupné životu, menila ich a premieňala na biotopy. A už v staroveku obývali celú planétu rôzne formy života a druhy rastlín, zvierat, mikroorganizmov a húb. Živú organickú hmotu možno nájsť v hlbinách oceánu a na vrcholkoch najvyšších hôr, vo večných snehoch polárnej oblasti a v horúcich vodách prameňov v sopečných oblastiach.

V.I. Vernadsky nazval túto schopnosť distribuovať živú hmotu „všadeprítomnosťou života“.

Vývoj biosféry sa uberal cestou skomplikovania štruktúry biologických spoločenstiev, znásobenia počtu druhov a zlepšenia ich adaptability. Evolučný proces bol sprevádzaný zvýšením účinnosti premeny energie a hmoty biologickými systémami: organizmami, populáciami, spoločenstvami.

Vrcholom evolúcie života na Zemi bol človek, ktorý ako biologický druh na základe početných zmien nadobudol nielen vedomie (dokonalú formu zobrazenia okolitého sveta), ale aj schopnosť vyrábať a používať nástroje vo svojom života.

Prostredníctvom pracovných nástrojov si ľudstvo začalo vytvárať prakticky umelé prostredie pre svoj biotop (osady, domy, oblečenie, jedlo, autá a mnoho iného). Odvtedy sa vývoj biosféry dostal do novej fázy, v ktorej sa ľudský faktor stal silnou prirodzenou hybnou silou.

3. Prírodné zdroje a ich využitie.

Biologické, vrátane potravín, zdroje planéty určujú možnosti života človeka na Zemi a nerastné a energetické zdroje slúžia ako základ pre materiálnu produkciu ľudskej spoločnosti. Medzi prírodné zdroje planéty patria vyčerpateľný A nevyčerpateľné zdrojov.

Nevyčerpateľné zdroje.

Nevyčerpateľné zdroje sa delia na vesmír, klímu a vodu. Ide o energiu slnečného žiarenia, morských vĺn a vetra. Ak vezmeme do úvahy obrovské množstvo vzduchu a vody na planéte, atmosférický vzduch a voda sa považujú za nevyčerpateľné. Výber je relatívny. Napríklad sladkú vodu už možno považovať za vyčerpateľný zdroj, keďže v mnohých regiónoch sveta nastal akútny nedostatok vody. Môžeme sa baviť o nerovnomernosti jeho rozmiestnenia a nemožnosti jeho využitia z dôvodu znečistenia. Atmosférický kyslík sa tiež bežne považuje za nevyčerpateľný zdroj.

Moderní environmentálni vedci sa domnievajú, že pri súčasnej úrovni technológie využívania atmosférického vzduchu a vody možno tieto zdroje považovať za nevyčerpateľné len pri vývoji a realizácii rozsiahlych programov zameraných na obnovu ich kvality.

Vyčerpateľné zdroje.

Vyčerpateľné zdroje sa delia na obnoviteľné a neobnoviteľné.

Obnoviteľné zdroje zahŕňajú flóru a faunu a úrodnosť pôdy. Spomedzi obnoviteľných prírodných zdrojov zohrávajú lesy významnú úlohu v ľudskom živote. Les má nemalý význam ako geografický a environmentálny faktor. Lesy zabraňujú erózii pôdy a zadržiavajú povrchovú vodu, t.j. slúžia ako akumulátory vlhkosti a pomáhajú udržiavať hladinu podzemnej vody. Lesy sú domovom zvierat s materiálnou a estetickou hodnotou pre človeka: kopytníkov, kožušinových zvierat a zveri. Lesy u nás zaberajú asi 30 % jej celkovej pevniny a sú jedným z prírodných zdrojov.

Medzi neobnoviteľné zdroje patria nerasty. Ich používanie ľuďmi začalo v období neolitu. Prvými kovmi, ktoré našli využitie, boli pôvodné zlato a meď. Už 4000 rokov pred Kristom dokázali ťažiť rudy obsahujúce meď, cín, striebro a olovo. V súčasnosti človek priniesol do sféry svojej priemyselnej činnosti prevažnú časť známych nerastných surovín. Ak na úsvite civilizácie človek používal len asi 20 chemických prvkov pre svoje potreby, na začiatku 20. storočia - asi 60, ale teraz viac ako 100 - takmer celú periodickú tabuľku. Ročne sa vyťaží (vyťaží z geosféry) asi 100 miliárd ton rudy, paliva a minerálnych hnojív, čo vedie k vyčerpaniu týchto zdrojov. Z útrob zeme sa ťaží čoraz viac rôznych rúd, uhlia, ropy a plynu. V moderných podmienkach je značná časť zemského povrchu oraná alebo sú úplne alebo čiastočne obrábané pastviny pre domáce zvieratá. Rozvoj priemyslu a poľnohospodárstva si vyžiadal rozsiahle územia na výstavbu miest, priemyselných podnikov, rozvoj nerastných surovín, výstavbu komunikácií. K dnešnému dňu teda asi 20 % pôdy premenili ľudia.

Značné plochy zemského povrchu sú vylúčené z hospodárskej činnosti človeka z dôvodu hromadenia priemyselného odpadu na ňom a nemožnosti využitia území, kde sa ťaží baníctvo a nerastné suroviny.

Človek odjakživa využíval životné prostredie najmä ako zdroj zdrojov, no jeho aktivity nemali veľmi dlho citeľný vplyv na biosféru. Až koncom minulého storočia upútali pozornosť vedcov zmeny v biosfére pod vplyvom ekonomickej aktivity. Tieto zmeny narastajú a teraz zasiahli ľudskú civilizáciu. V snahe zlepšiť svoje životné podmienky ľudstvo neustále zvyšuje tempo materiálnej výroby bez toho, aby premýšľalo o dôsledkoch. S týmto prístupom sa väčšina zdrojov odobratých z prírody do nej vracia vo forme odpadu, často toxického alebo nevhodného na likvidáciu. To predstavuje hrozbu pre existenciu biosféry a samotného človeka.

4. Stabilita biosféry.

Aká je stabilita biosféry, teda jej schopnosť vrátiť sa po prípadných rušivých vplyvoch do pôvodného stavu? Je to veľmi veľké. Biosféra existuje asi 3,8 miliardy rokov (Slnko a planéty sú asi 4,6 miliardy) a počas tejto doby sa jej evolúcia neprerušila: vyplýva to zo skutočnosti, že všetky živé organizmy, od vírusov až po ľudí, majú rovnakú genetickú a kód napísaný v molekule DNA a ich proteíny sú zostavené z 20 aminokyselín, rovnakých vo všetkých organizmoch. A bez ohľadu na to, aké veľké boli rušivé vplyvy a niektoré z nich možno klasifikovať ako globálne katastrofy, ktoré viedli k vyhynutiu mnohých druhov, v biosfére vždy existovali vnútorné rezervy na obnovu a rozvoj.

Len za posledných 570 miliónov rokov došlo k šiestim veľkým katastrofám. V dôsledku jedného z nich sa počet rodín morských živočíchov znížil o viac ako 40 %. Najväčšia katastrofa na pomedzí obdobia permu a triasu (pred 240 miliónmi rokov) viedla k vyhynutiu asi 70 % druhov a katastrofa na rozhraní obdobia kriedy a treťohôr (pred 67 miliónmi rokov) viedla k tzv. vyhynutie takmer polovice druhov (potom vyhynuli aj dinosaury).

Dôvody takýchto katakliziem môžu byť rôzne: ochladenie klímy, veľké sopečné erupcie s rozsiahlymi výlevmi lávy, ústup oceánov, dopady veľkých meteoritov – biota sa stále vyvíjala, prispôsobovala sa prostrediu a zároveň mala silný transformačný vplyv na posledne menované. Tvorba vzdušného kyslíka a zvyšovanie jeho koncentrácie, mimochodom, tiež dopadlo pre niektoré druhy katastrofálne - vyhynuli, zatiaľ čo vývoj iných sa zároveň zrýchlil. V súlade s tým sa znížil obsah oxidu uhličitého v atmosfére. Uhlík sa začal hromadiť v biote a detrite (odumretá organická hmota: lístie, sušené stromy, rašelina, uhlie, ropa) a premieňať sa na uhlie, ropu a plyn. V oceánoch sa z schránok a kostier morských organizmov vytvorili hrubé morské ložiská uhličitanov (vápenec, krieda, mramor) a kremičitanov. Páskované železné rudy, ktoré tvoria hlavné priemyselné zásoby železa vrátane zásob kurskej magnetickej anomálie, vznikli asi pred 2 miliardami rokov pod vplyvom kyslíka uvoľňovaného fotosyntetickými baktériami (až potom sa kyslík začal hromadiť v atmosfére ). Na tvorbe ložísk iných minerálov sa podieľalo množstvo organizmov, ktoré akumulujú určité prvky.

Biota prešla obrovskou evolučnou cestou od najjednoduchších organizmov k živočíchom a rastlinám a dosiahla druhovú diverzitu, ktorú výskumníci odhadujú na 2-10 miliónov druhov zvierat, rastlín a mikroorganizmov, z ktorých každý obsadil svoju vlastnú ekologickú niku.

Stav bioty určujú najmä fyzikálno-chemické vlastnosti prostredia. Súbor priemerných dlhodobých charakteristík atmosféry, hydrosféry a suchozemskej klímy nazývame. Hlavná klimatická charakteristika - teplota na zemskom povrchu - sa počas evolúcie bioty zmenila pomerne málo (pri súčasnej hodnote priemernej globálnej teploty 288 0 K (Kelvinova stupnica počíta stupne od absolútnej nuly, 288 0 = 15 0) sa mení , berúc do úvahy doby ľadové, nepresiahli 10-20 0).

Hoci fyzikálne a chemické procesy v životnom prostredí majú určitý vplyv na stav ekosystémov a biosféry ako celku, silný je aj opačný vplyv bioty na životné prostredie. Navyše ovplyvňuje pozitívne aj negatívne spätné väzby, takže jeho vývoj sa niekedy zrýchľuje a niekedy spomaľuje.

Tento cyklus však nie je uzavretý, nie je stacionárny, ako ukazujú geologické údaje a teoretické modely obsahujúce CO 2 v atmosfére (a súvisiaci obsah O 2 ) za posledných 570 miliónov rokov niekoľkokrát kolísalo a množstvo CO 2 čas sa niekoľkokrát skrátil alebo predĺžil. V niektorých prípadoch to prispelo k rozvoju bioty a v iných to prekážalo.

Pomalý geochemický cyklus tiež nie je uzavretý: CO 2 sa dostáva do atmosféry cez sopky, ale minie sa na zvetrávanie hornín a tvorbu bioty. Časť atmosférického uhlíka sa ukladá a pochováva na dlhý čas, čím sa vytvárajú zásoby fosílnych palív a uvoľnený kyslík sa dostáva do atmosféry. V dôsledku toho sa za 4 miliardy rokov koncentrácia CO 2 v atmosfére znížila 100 - 1000-krát (v dôsledku oslabenia vulkanizmu, v dôsledku spotreby rádioaktívnych prvkov v útrobách Zeme), čo negatívne ovplyvnená výživa rastlín. Súčasne akumulácia kyslíka v atmosfére prudko urýchlila vývoj bioty, ale nebola prospešná pre najviac anaeróbne (bezkyslíkové) organizmy, v dôsledku ktorých sa objavil kyslík. Takmer úplne ich nahradili novovznikajúce aeróbne organizmy.

Veľký vplyv bioty na životné prostredie viedol niektorých výskumníkov k záveru, že biota dokáže v prostredí udržiavať podmienky priaznivé pre jej život. Táto hypotéza je však v rozpore s mnohými faktormi (masové vymieranie, miznutie miliárd druhov), ako aj s Darwinovou evolučnou teóriou. Biota si neudržiavala podmienky prostredia optimálne pre živé organizmy, takže mnohé organizmy a druhy nemohli prežiť zmeny geografických a klimatických podmienok. Existujú odhady, že počas existencie biosféry zmizlo niekoľko miliárd druhov, zatiaľ čo v súčasnosti existuje niekoľko miliónov. Ale organizmy, ktoré dokázali prežiť meniace sa podmienky, dali vzniknúť novým druhom. Bolo to prispôsobenie sa meniacim sa podmienkam prostredia, ktoré vytvorilo početné a prispôsobené druhy, to znamená, že poháňalo evolúciu, ako prvýkrát ukázal Darwin. Ak by bol správny predpoklad, že biota existujúca v určitom momente dokáže udržať environmentálne parametre v rámci svojich optimálnych limitov, potom by klíma a bohatá vegetácia z obdobia karbónu mohla teraz existovať, ale vývoj bioty by sa zastavil.

Existujú dôkazy, že vznik človeka ako druhu uľahčili ťažké podmienky prostredia, v ktorých žili naši predkovia. Keď sa naučil udržiavať priaznivé podmienky pre svoju existenciu, jeho evolúcia ako biologického druhu ustala a nahradila ju evolúcia spoločnosti.

Takže v procese rozvoja bioty boli obdobia trvalo udržateľného rozvoja a obdobia katastrof.

5. Bioproduktivita ekosystémov.

Určuje rýchlosť, akou producenti ekosystémov fixujú slnečnú energiu v chemických väzbách syntetizovanej organickej hmoty produktivitu komunity. Organická hmota vytvorená rastlinami za jednotku času sa nazýva prvovýroba komunity. Produkty sú kvantitatívne vyjadrené vo vlhkej alebo suchej hmotnosti rastlín alebo v energetických jednotkách - ekvivalentný počet joulov.

Hrubá prvovýroba- množstvo látky vytvorené rastlinami za jednotku času pri danej rýchlosti fotosyntézy. Časť tejto produkcie ide na udržanie životnosti samotných rastlín (náklady na dýchanie). Táto časť môže byť pomerne veľká, pohybuje sa od 40 do 70 % hrubej produkcie. Zvyšná časť vytvorenej organickej hmoty charakterizuje čistú primárnu produkciu, ktorá predstavuje množstvo rastu rastlín, energetickú rezervu pre konzumentov a rozkladačov. Keďže sa spracováva v potravinových reťazcoch, používa sa na doplnenie hmoty heterotrofných organizmov. Nárast hmotnosti spotrebiteľov za jednotku času je komunitné sekundárne produkty. Počíta sa samostatne pre každú trofickú úroveň, pretože K nárastu hmotnosti na každom z nich dochádza v dôsledku energie pochádzajúcej z predchádzajúceho. Heterotrofy, ktoré sú súčasťou trofických reťazcov, v konečnom dôsledku žijú z čistej primárnej produkcie komunity. V rôznych ekosystémoch ho konzumujú v rôznej úplnosti. Ak miera prvovýroby v potravinových reťazcoch zaostáva za rýchlosťou rastu rastlín, vedie to k postupnému zvyšovaniu celkovej biomasy producentov. Biomasa sa chápe ako celková hmotnosť organizmov v danej skupine alebo v celom spoločenstve ako celku. Biomasa sa často vyjadruje v ekvivalentných energetických jednotkách.

Nedostatočné využitie odpadových produktov v rozkladných reťazcoch má za následok hromadenie organických látok, ku ktorému dochádza napríklad pri rašelinisku a zarastaní plytkých vôd. Biomasa spoločenstva s vyváženým kolobehom látok zostáva relatívne konštantná, pretože Takmer všetka prvovýroba sa vynakladá na účely výživy a reprodukcie.

Najdôležitejším praktickým výsledkom energetického prístupu k štúdiu ekosystémov bola realizácia výskumu v rámci Medzinárodného biologického programu, ktorý od roku 1969 uskutočňovali vedci z celého sveta s cieľom študovať potenciálnu biologickú produktivitu Zeme.

Globálna distribúcia primárnych biologických produktov je mimoriadne nerovnomerná. Najväčší absolútny nárast života rastlín dosahuje vo veľmi priaznivých podmienkach v priemere 25 g denne. Na veľkých plochách produktivita nepresahuje 0,1 g/m (horúce púšte a polárne púšte). Celková ročná produkcia suchej organickej hmoty na Zemi je 150-200 miliárd ton. Asi tretina z neho sa tvorí v oceánoch, asi dve tretiny na súši. Takmer celá čistá primárna produkcia Zeme slúži na podporu života všetkých heterotrofných organizmov. Energia, ktorú spotrebitelia nedostatočne využívajú, sa ukladá v ich telách, organických sedimentoch vodných plôch a pôdnom humose.

Účinnosť viazania slnečného žiarenia vegetáciou klesá s nedostatkom tepla a vlahy, s nepriaznivými fyzikálno-chemickými vlastnosťami pôdy a pod. Produktivita vegetácie sa mení nielen pri prechode z jednej klimatickej zóny do druhej, ale aj v rámci každej zóny.

Pre päť kontinentov sveta sa priemerná produktivita líši relatívne málo. Výnimkou je Južná Amerika, v ktorej sú väčšinou podmienky pre rozvoj vegetácie veľmi priaznivé.

Výživu ľudí zabezpečujú najmä poľnohospodárske plodiny, ktoré zaberajú približne 10 % rozlohy pôdy (asi 1,4 miliardy hektárov). Celkový ročný prírastok pestovaných rastlín je asi 16 % celkovej produktivity pôdy, z toho väčšina je v lesoch. Približne 1/2 úrody ide priamo na výživu ľudí, zvyšok sa používa na kŕmenie domácich zvierat, využíva sa v priemysle a stráca sa v odpade. Celkovo ľudia spotrebujú asi 0,2 % primárnej produkcie Zeme.

Rastlinná strava je pre ľudí energeticky lacnejšia ako živočíšna. Poľnohospodárske oblasti by pri racionálnom využívaní a distribúcii produktov mohli uživiť približne dvojnásobok súčasnej populácie Zeme. To si však vyžaduje veľa práce a kapitálových investícií. Je obzvlášť ťažké poskytnúť obyvateľstvu sekundárne produkty. Strava človeka by mala obsahovať aspoň 30 g bielkovín denne. Zdroje dostupné na Zemi, vrátane produktov živočíšnej výroby a výsledkov rybolovu na súši a v oceáne, môžu ročne zabezpečiť približne 50 % potrieb modernej populácie Zeme. Väčšina svetovej populácie je tak v stave proteínového hladovania a značná časť ľudí trpí aj celkovou podvýživou.

Zvyšovanie bioproduktivity ekosystémov a najmä sekundárnych produktov je teda jednou z hlavných výziev, ktorým ľudstvo čelí.

6. Biosféra a človek. Noosféra.

Vernadsky, ktorý analyzuje geologickú históriu Zeme, tvrdí, že existuje prechod biosféry do nového stavu - do noosféry pod vplyvom novej geologickej sily, vedeckého myslenia ľudstva. V dielach Vernadského však neexistuje úplná a konzistentná interpretácia podstaty hmotnej noosféry ako transformovanej biosféry. V niektorých prípadoch písal o noosfére v budúcom čase (ešte neprišla), v iných v prítomnosti (vstupujeme do nej) a niekedy spájal vznik noosféry s výskytom Homo sapiens alebo s vznik priemyselnej výroby. Treba poznamenať, že keď ako mineralóg Vernadsky písal o geologickej aktivite človeka, ešte nepoužil pojmy „noosféra“ a dokonca ani „biosféra“. Najpodrobnejšie o vzniku noosféry na Zemi písal vo svojom nedokončenom diele „Vedecké myslenie ako planetárny fenomén“, ale hlavne z pohľadu histórie vedy.

Čo je teda noosféra: utópia alebo skutočná stratégia prežitia? Vernadského práce umožňujú vecnejšie odpovedať na položenú otázku, pretože naznačujú množstvo špecifických podmienok potrebných na vytvorenie a existenciu noosféry. Uvádzame tieto podmienky:

1. ľudské osídlenie celej planéty;

2. dramatická transformácia prostriedkov komunikácie a výmeny medzi krajinami;

3. posilnenie väzieb, vrátane politických, medzi všetkými krajinami Zeme;

4. začiatok prevahy geologickej úlohy človeka nad ostatnými geologickými procesmi prebiehajúcimi v biosfére;

5. rozšírenie hraníc biosféry a prístup do vesmíru;

6. objavenie nových zdrojov energie;

7. rovnosť ľudí všetkých rás a náboženstiev;

8. zvýšenie úlohy ľudu pri riešení otázok zahraničnej a domácej politiky;

9. sloboda vedeckého myslenia a vedeckého bádania od tlaku náboženských, filozofických a politických konštruktov a vytvárania v štátnom systéme podmienok priaznivých pre slobodné vedecké myslenie;

10. premyslený systém verejného vzdelávania a zvýšenie blahobytu pracujúcich. Vytvorenie skutočnej príležitosti na prevenciu podvýživy a hladu, chudoby a výrazné zníženie chorôb;

11.rozumná premena prvotnej podstaty Zeme tak, aby bola schopná uspokojovať všetky materiálne, estetické a duchovné potreby početne narastajúceho obyvateľstva;

12.vylúčenie vojen zo života spoločnosti.

7. Úloha ľudského faktora v rozvoji biosféry.

Ústrednou témou doktríny noosféry je jednota biosféry a ľudstva. Vernadsky vo svojich dielach odhaľuje korene tejto jednoty, dôležitosť organizácie biosféry vo vývoji ľudstva. To nám umožňuje pochopiť miesto a úlohu historického vývoja ľudstva vo vývoji biosféry, zákonitosti jej prechodu do noosféry.

Jednou z kľúčových myšlienok Vernadského teórie noosféry je, že človek nie je sebestačná živá bytosť, žije oddelene podľa svojich vlastných zákonov, koexistuje v prírode a je jej súčasťou. Táto jednota je spôsobená predovšetkým funkčnou kontinuitou prostredia a človeka, ktorú sa Vernadskij snažil ukázať ako biogeochemik. Ľudstvo samo o sebe je prirodzený jav a je prirodzené, že vplyv biosféry ovplyvňuje nielen životné prostredie, ale aj spôsob myslenia.

No nielen príroda má vplyv na človeka, existuje aj spätná väzba. Navyše nie je povrchný, odráža fyzický vplyv človeka na životné prostredie, je oveľa hlbší. Dokazuje to skutočnosť, že planetárne geologické sily sa v poslednom čase výrazne zaktivizovali. „...geologické sily okolo seba vidíme čoraz jasnejšie v akcii. To sa sotva náhodou zhodovalo s prenikaním presvedčenia o geologickom význame Homo sapiens do vedeckého povedomia, s identifikáciou nového stavu biosféry - noosféry - a je jednou z foriem jeho vyjadrenia. Súvisí to, samozrejme, predovšetkým s objasňovaním prírodovednej práce a myslenia v rámci biosféry, kde živá hmota hrá hlavnú úlohu.“ V poslednom čase sa tak odraz živých bytostí na okolitú prírodu dramaticky zmenil. Vďaka tomu sa proces evolúcie prenáša do oblasti nerastov. Pôda, voda a vzduch sa dramaticky menia. To znamená, že samotný vývoj druhov sa zmenil na geologický proces, pretože v procese evolúcie sa objavila nová geologická sila. Vernadsky napísal: "Evolúcia druhov prechádza do vývoja biosféry."

Vernadsky videl nevyhnutnosť noosféry, pripravenej tak vývojom biosféry, ako aj historickým vývojom ľudstva. Z pohľadu noosférického prístupu sú moderné bolestivé body vo vývoji svetovej civilizácie videné inak. Barbarský postoj k biosfére, hrozba globálnej environmentálnej katastrofy, výroba prostriedkov hromadného ničenia – to všetko by malo mať pominuteľný význam. Otázka radikálneho obratu k vzniku života, k organizácii biosféry v moderných podmienkach by mala znieť ako poplašný zvon, výzva myslieť a konať v biosférickom – planetárnom aspekte.

8. Ekologické problémy biosféry.

Environmentálnymi problémami biosféry sú skleníkový efekt, vyčerpávanie ozónovej vrstvy, masívne odlesňovanie, ktoré narúša proces kolobehu kyslíka a uhlíka v biosfére, odpady z výroby, poľnohospodárstva, výroby energie (vodné elektrárne spôsobujú škody na prírode a ľuďoch). - zaplavovanie rozsiahlych plôch pre nádrže, neprekonateľné prekážky na migračných trasách anadrómnych a semianadrómnych rýb, ktoré stúpajú na neres v horných tokoch riek, dochádza k stagnácii vody, spomaleniu prietoku, čo ovplyvňuje život všetkých živých tvory žijúce v rieke a v blízkosti rieky miestne zvýšenie vody ovplyvňuje pôdu nádrže, čo vedie k záplavám, bažinám, pobrežnej erózii a zosuvom pôdy v oblastiach s vysokou seizmicitou; To všetko vedie ku globálnej environmentálnej kríze a vyžaduje si okamžitý prechod k racionálnemu environmentálnemu manažmentu.

9. Ochrana prírody a perspektívy racionálneho environmentálneho manažmentu.

Racionálne využívanie prírodných zdrojov je jediným východiskom zo situácie.

Celkovým cieľom manažmentu prírodných zdrojov je nájsť najlepšie alebo optimálne spôsoby využívania prírodných a umelých (napr. poľnohospodárske) ekosystémy. Exploatácia sa vzťahuje na ťažbu a vplyv určitých druhov hospodárskej činnosti na podmienky existencie biogeocenóz.

Riešenie problému vytvorenia optimálneho systému riadenia prírodných zdrojov je výrazne komplikované prítomnosťou nie jedného, ​​ale mnohých optimalizačných kritérií. Patria medzi ne: dosiahnutie maximálneho výnosu, zníženie výrobných nákladov, zachovanie prírodnej krajiny, zachovanie druhovej diverzity spoločenstiev, zabezpečenie čistého životného prostredia, udržanie normálneho fungovania ekosystémov a ich komplexov.

Ochrana životného prostredia a obnova prírodných zdrojov by mala zahŕňať:

n racionálna stratégia ochrany proti škodcom, znalosť a dodržiavanie agrotechnických techník, dávkovanie minerálnych hnojív, dobrá znalosť ekologických agrocenóz a procesov v nich prebiehajúcich, ako aj na ich hraniciach s prírodnými systémami;

n zlepšenie technológie a ťažby prírodných zdrojov;

n čo najúplnejšie a najkomplexnejšie vyťaženie všetkých užitočných zložiek z ložiska;

n meliorácie po využití ložísk;

n hospodárne a bezodpadové využívanie surovín vo výrobe;

n hĺbkové čistenie a technológie využitia výrobných odpadov;

n recyklácia materiálov po tom, čo sa výrobky už nepoužívajú;

n používanie technológií, ktoré umožňujú ťažbu rozptýlených nerastov;

n používanie prírodných a fosílnych náhrad za vzácne minerálne zlúčeniny;

n uzavreté výrobné cykly (vývoj a aplikácia);

n aplikácia energeticky úsporných technológií;

n vývoj a využívanie nových ekologických zdrojov energie.

Vo všeobecnosti by ciele ochrany životného prostredia a obnovy prírodných zdrojov mali zahŕňať:

n lokálny a globálny logický monitoring, t.j. meranie a kontrola stavu najdôležitejších charakteristík životného prostredia, koncentrácie škodlivých látok v atmosfére, vode, pôde;

n obnova a ochrana lesov pred požiarmi, škodcami, chorobami;

n rozširovanie a zvyšovanie počtu rezervácií, zón referenčných ekosystémov, unikátnych prírodných komplexov;

n ochrana a šľachtenie vzácnych druhov rastlín a živočíchov;

n široká výchova a environmentálna výchova obyvateľstva;

n medzinárodná spolupráca v ochrane životného prostredia.

Takáto aktívna práca vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti na formovaní postoja k prírode, rozvoju racionálneho využívania prírodných zdrojov a ekologickým technológiám budúcnosti bude schopná riešiť environmentálne problémy dneška a posunúť sa k harmonickej spolupráci s prírodou. .

V súčasnosti sa spotrebiteľský postoj k prírode, odčerpávanie jej zdrojov bez prijatia opatrení na ich obnovu, stáva minulosťou. Problém racionálneho využívania prírodných zdrojov a ochrany prírody pred ničivými následkami ľudskej hospodárskej činnosti nadobúda celoštátny význam.

Ochrana prírody a racionálny manažment životného prostredia je komplexný problém a jeho riešenie závisí jednak od dôslednej implementácie vládnych opatrení zameraných na ochranu ekosystémov, jednak od rozširovania vedeckých poznatkov, ktoré je pre spoločnosť nákladovo efektívne a rentabilné financovať z vlastných zdrojov. blahobyt.

Pre škodlivé látky v atmosfére sú zákonom stanovené maximálne prípustné koncentrácie, ktoré pre človeka nespôsobujú citeľné následky. Aby sa predišlo znečisťovaniu ovzdušia, boli vyvinuté opatrenia na zabezpečenie správneho spaľovania paliva, prechod na plynofikované ústredné kúrenie a inštalácia úpravní v priemyselných podnikoch. Okrem ochrany ovzdušia pred znečistením vám zariadenia na úpravu umožňujú šetriť suroviny a vrátiť mnoho cenných produktov do výroby. Napríklad zachytávanie síry z uvoľnených plynov umožňuje zvýšiť produkciu kyseliny sírovej, zachytávanie cementu šetrí výrobu rovnajúcu sa produktivite niekoľkých tovární. V hutách hliníka inštalácia filtrov na potrubia zabraňuje uvoľňovaniu fluoridov do atmosféry. Okrem výstavby čistiarní sa hľadá technológia, pri ktorej by sa minimalizovala tvorba odpadu. Tomu istému cieľu slúži vylepšovanie konštrukcie áut a prechod na iné druhy palív (skvapalnený plyn, etylalkohol), ktorých spaľovaním vzniká menej škodlivých látok. Na pohyb v rámci mesta sa vyvíja auto s elektromotorom. Správne usporiadanie mesta a zelených plôch má veľký význam. Stromy čistia vzduch od kvapalných a pevných častíc (aerosólov) v ňom suspendovaných a absorbujú škodlivé plyny. Napríklad oxid siričitý dobre absorbuje topoľ, lipa, javor, pagaštan konský, fenoly - orgován, moruše a baza.

Domáce a priemyselné odpadové vody sú podrobené mechanickému, fyzikálnemu a biologickému čisteniu. Biologické čistenie zahŕňa zničenie rozpustených organických látok mikroorganizmami. Voda prechádza cez špeciálne nádrže obsahujúce iba takzvaný aktivovaný kal, ktorý zahŕňa mikroorganizmy oxidujúce fenoly, mastné kyseliny, alkoholy, uhľovodíky atď.

Čistenie odpadových vôd nerieši všetky problémy. Preto stále viac podnikov prechádza na novú technológiu - uzavretý cyklus, v ktorom sa vyčistená voda znovu dostáva do výroby. Nové technologické postupy umožňujú desaťnásobne znížiť množstvo vody potrebnej na priemyselné účely.

Ochrana podložia spočíva predovšetkým v predchádzaní neproduktívnemu plytvaniu organických zdrojov pri ich integrovanom využívaní. Napríklad pri podzemných požiaroch sa stráca veľa uhlia a horľavý plyn horí pri svetliciach na ropných poliach. Rozvoj technológie komplexnej extrakcie kovov z rúd umožňuje získať ďalšie cenné prvky ako titán, kobalt, volfrám, molybdén atď.

Pre zvýšenie produktivity poľnohospodárstva má veľký význam správna poľnohospodárska technika a vykonávanie špeciálnych opatrení na ochranu pôdy. Napríklad boj proti roklinám sa úspešne vykonáva výsadbou rastlín - stromov, kríkov, tráv. Rastliny chránia pôdu pred odplavením a znižujú rýchlosť prúdenia vody. Pestovanie roklín umožňuje ich využitie na hospodárske účely. Výsev amorfy dovezenej z Ameriky, ktorá má silný koreňový systém, nielen účinne zabraňuje strate pôdy: samotná rastlina produkuje fazuľu s vysokou kŕmnou hodnotou. Rozmanitosť výsadieb a plodín pozdĺž rokliny prispieva k tvorbe pretrvávajúcich biocenóz. Vtáky sa usadzujú v húštinách, čo nemá malý význam pre kontrolu škodcov. Ochranné lesné plantáže v stepiach zabraňujú vodnej a veternej erózii polí. Rozvoj biologických metód kontroly škodcov umožňuje znížiť používanie pesticídov v poľnohospodárstve. V súčasnosti potrebuje ochranu 2000 druhov rastlín, 236 druhov cicavcov a 287 druhov vtákov. Medzinárodná únia na ochranu prírody zriadila špeciálnu Červenú knihu, ktorá poskytuje informácie o ohrozených druhoch a poskytuje odporúčania na ich ochranu. Mnohé ohrozené živočíšne druhy teraz obnovili svoj počet. To platí pre losy, saigy, volavky a kajky.

Zachovanie flóry a fauny je uľahčené organizáciou prírodných rezervácií a rezervácií. Okrem ochrany vzácnych a ohrozených druhov slúžia rezervácie ako základňa pre domestikáciu voľne žijúcich zvierat s cennými hospodárskymi vlastnosťami. Prírodné rezervácie sú tiež centrami pre presídľovanie zvierat, ktoré v oblasti zmizli a pomáhajú obohacovať miestnu faunu. Severoamerický ondatra sa úspešne udomácnila v Rusku a poskytuje cennú kožušinu. V drsných podmienkach Arktídy sa pižmoň dovezený z Kanady a Aljašky úspešne rozmnožuje. Počet bobrov, ktorý začiatkom storočia takmer vymizol, sa podarilo obnoviť.

Podobných príkladov je veľa. Ukazujú, že starostlivosť o prírodu, založená na hlbokých znalostiach biológie rastlín a živočíchov, ju nielen zachováva, ale prináša aj výrazný ekonomický efekt.

Mnoho ľudí verí, že príroda by mala byť chránená len kvôli jej skutočným alebo potenciálnym výhodám pre ľudí, čo je prístup nazývaný antropocentrický (na človeka zameraný) pohľad na svet. Niektorí ľudia sa držia biocentrického svetonázoru a sú presvedčení, že nie je hodné človeka urýchliť vyhynutie akéhokoľvek druhu, keďže človek nie je o nič dôležitejší ako ostatné druhy na Zemi. „Človek nemá nad ostatnými druhmi nadradenosť, pretože všetko je márnosť,“ veria. Iní zastávajú ekocentrický (stredový ekosystém) pohľad a veria, že opodstatnené sú iba tie činy, ktoré sú zamerané na zachovanie systémov podpory života na Zemi.

ZÁVER.

Vidíme teda, že sú prítomné všetky tieto špecifické znaky, všetky alebo takmer všetky podmienky, ktoré V.I. Vernadskij uviedol, aby odlíšil noosféru od predtým existujúcich stavov biosféry. Proces jej vzniku je postupný a pravdepodobne sa nikdy nepodarí presne určiť rok či dokonca desaťročie, od ktorého možno považovať prechod biosféry do noosféry za ukončený. Samozrejme, názory na túto otázku sa môžu líšiť. F.T. Yanshina píše: „Učenie akademika V.I. Vernadského o prechode biosféry na noosféru nie je utópia, ale skutočná stratégia prežitia a dosiahnutia rozumnej budúcnosti pre celé ľudstvo. Názor R.K Balandina je trochu iný: „Biosféra sa neposúva na vyššiu úroveň komplexnosti, dokonalosti, ale je zjednodušená, znečistená, degradovaná (bezprecedentná rýchlosť vymierania druhov, ničenie lesných zón, strašná erózia pôdy...) Posúva sa na nižšiu úroveň, t. j. v nej sa z najaktívnejšej transformačnej a regulačnej sily stáva technosubstancia, súbor technických systémov, prostredníctvom ktorých človek – väčšinou nedobrovoľne – mení celú oblasť života.“ Samotný Vernadsky, ktorý si všimol nežiaduce, deštruktívne dôsledky ľudského riadenia na Zemi, ich považoval za určité náklady. Veril v ľudskú myseľ, humanizmus vedeckej činnosti, triumf dobra a krásy. Niektoré veci predvídal brilantne, no v iných sa možno mýlil. Noosféra by mala byť akceptovaná ako symbol viery, ako ideál rozumného ľudského zásahu do biosférických procesov pod vplyvom vedeckých úspechov. Musíme v ňu veriť, dúfať v jej príchod a prijať vhodné opatrenia.

BIBLIOGRAFIA:

1. Chernova N.M., Bylova A.M., Ekológia. Učebnica pre pedagogické ústavy, M., Školstvo, 1988;

2. Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ekológia, M., Vydavateľstvo dropa, 1995;

3. Všeobecná biológia. Referenčné materiály, Zostavil V. V. Zakharov, M., Pustard Publishing House, 1995.

4. „Vernadsky V.I.: O zásadnom materiálnom a energetickom rozdiele medzi živými a inertnými telesami biosféry // „Vladimir Vernadsky: Biografia. Vybrané diela. Spomienky súčasníkov. Rozsudky potomkov." Comp. G.P.Aksenov. - M.: Sovremennik, 1993.

5. V.I.Vernadskij "Úvahy prírodovedca. - Vedecké myslenie ako planetárny fenomén." M., Nauka, 1977. „Štúdium životných javov a novej fyziky“, 1931; Biogeochemické eseje. M.-L., vydavateľstvo Akadémie vied ZSSR, 1940

6. So. "Biosféra" umenie. „Pár slov o noosfére“ M., Mysl, 1967.

7. "V.I. Vernadsky. Materiály pre biografiu" M., vydavateľstvo "Mladá garda", 1988.

8. Lapo A.V. "Stopy minulých biosfér." - Moskva, 1979.

KAPITOLA 1. Úvod 2. Analytická časť 2.1. Štruktúra biosféry ................................................................ .............................................. 4 2.2. Evolúcia biosféry ................................................................ ...........

Interakcia populácií určuje charakter fungovania ďalšej, vyššej úrovne organizácie živých vecí – biotického spoločenstva, čiže biocenózy. Pod biocenóza sa vzťahuje na biologický systém, ktorý je súborom populácií rôznych druhov koexistujúcich v priestore a čase. Štúdium komunít má za cieľ zistiť, ako sa udržiava ich udržateľná existencia a aký vplyv majú biotické interakcie a podmienky prostredia na zmeny v komunitách.

Spoločenstvo, ekosystém, biogeocenóza, biosféra

Spoločenstvo (biocenóza) je súbor organizmov rôznych druhov, ktoré dlhodobo koexistujú v určitom priestore a predstavujú ekologickú jednotu. Rovnako ako populácia, aj komunita má svoje vlastné vlastnosti (a ukazovatele), ktoré sú jej vlastné ako celku. Vlastnosťami spoločenstva sú stabilita (schopnosť odolávať vonkajším vplyvom), produktivita (schopnosť produkovať živú hmotu). Ukazovateľmi spoločenstva sú charakteristiky jeho zloženia (druhová rozmanitosť, štruktúra potravnej siete), pomer jednotlivých skupín organizmov. Jednou z hlavných úloh ekológie je objasnenie vzťahov medzi vlastnosťami a zložením spoločenstva, ktoré sa objavujú bez ohľadu na to, ktoré druhy sú v ňom zahrnuté.

Ekosystém je ďalšou ekologickou kategóriou; je to akékoľvek spoločenstvo živých bytostí, spolu s ich fyzickým prostredím, fungujúce ako jeden celok. Príkladom ekosystému je rybník, ktorý zahŕňa spoločenstvo hydrobiontov, fyzikálne vlastnosti a chemické zloženie vody, vlastnosti topografie dna, zloženie a štruktúru pôdy, atmosférický vzduch interagujúci s povrchom vody a slnečné žiarenie. žiarenia. V ekosystémoch prebieha neustála výmena energie a hmoty medzi živou a neživou prírodou. Táto výmena je udržateľná. Prvky živej a neživej prírody sú v neustálej interakcii.

Ekosystém je veľmi široký pojem a vzťahuje sa na prírodné komplexy (napríklad tundra, oceán) aj umelé (napríklad akvárium). Preto sa na označenie základného prírodného ekosystému v ekológii používa termín „biogeocenóza“.

Biogeocenóza je historicky etablovaný súbor živých organizmov (biocenóza) a abiotického prostredia spolu s plochou zemského povrchu, ktorú zaberajú. Hranica biogeocenózy je stanovená pozdĺž hranice rastlinného spoločenstva (fytocenózy) - najdôležitejšej zložky každej biogeocenózy. Každá biogeocenóza sa vyznačuje vlastným typom výmeny materiálu a energie.

Biogeocenóza je neoddeliteľnou súčasťou prírodnej krajiny a elementárnou bioteritoriálnou jednotkou biosféry. Klasifikácia prírodných ekosystémov je často založená na charakteristických ekologických charakteristikách biotopov, pričom sa zdôrazňujú spoločenstvá morských pobreží alebo šelfov, jazier alebo rybníkov, lužných alebo horských lúk, skalnatých alebo piesočnatých púští, horských lesov, ústí riek (ústia veľkých riek), Všetky prírodné ekosystémy (biogeocenózy) sú vzájomne prepojené a spolu tvoria živú schránku Zeme, ktorú možno považovať za najväčší ekosystém – biosféru.

Fungovanie ekosystému

Energia v ekosystémoch. Ekosystém je súbor živých organizmov, ktoré si navzájom a s prostredím neustále vymieňajú energiu, hmotu a informácie. Pozrime sa najskôr na proces výmeny energie. Energia je definovaná ako schopnosť produkovať prácu. Vlastnosti energie sú opísané zákonmi termodynamiky.

Prvý zákon (zákon) termodynamiky alebo zákon zachovania energie hovorí, že energia sa môže meniť z jednej formy na druhú, ale nezaniká ani nevzniká nanovo. Druhý zákon (zákon) termodynamiky alebo zákon entropie hovorí, že v uzavretom systéme môže entropia iba narastať. Vo vzťahu k energii v ekosystémoch je vhodná nasledujúca formulácia: procesy spojené s energetickými transformáciami môžu nastať spontánne iba vtedy, ak energia prechádza z koncentrovanej formy do rozptýlenej, to znamená, že degraduje.

Meradlom množstva energie, ktoré sa stáva nedostupným na použitie, alebo inak mierou zmeny v poradí, ku ktorej dochádza počas degradácie energie, je entropia. Čím vyšší je poriadok systému, tým nižšia je jeho entropia. Akýkoľvek živý systém, vrátane ekosystému, si teda zachováva svoju životnú aktivitu, po prvé, prítomnosťou prebytku voľnej energie (energie Slnka) v prostredí; po druhé, schopnosť vďaka dizajnu svojich komponentov túto energiu zachytiť a sústrediť a pri použití ju rozptýliť do okolia. Takže prvé zachytenie a následné sústredenie energie s prechodom z jednej trofickej úrovne na druhú zabezpečuje zvýšenie usporiadanosti a organizácie živého systému, teda zníženie jeho entropie.

Energia a produktivita ekosystémov. Takže život v ekosystéme je udržiavaný vďaka nepretržitému prechodu energie cez živú hmotu, prenášanej z jednej trofickej úrovne na druhú; Zároveň dochádza k neustálej premene energie z jednej formy na druhú. Pri energetických premenách sa navyše časť stráca vo forme tepla. Potom vyvstáva otázka: v akých kvantitatívnych vzťahoch a pomeroch by sa mali medzi sebou nachádzať členovia spoločenstva rôznych trofických úrovní v ekosystéme, aby uspokojili svoje energetické potreby?

Celá zásoba energie je sústredená v hmote organickej hmoty – biomasy, preto intenzita tvorby a deštrukcie organickej hmoty na každej úrovni je daná prechodom energie ekosystémom (biomasu možno vždy vyjadriť v energetických jednotkách). Rýchlosť tvorby organickej hmoty sa nazýva produktivita. Existuje primárna a sekundárna produktivita. V každom ekosystéme sa tvorí a ničí biomasa a tieto procesy sú úplne determinované životom nižšej trofickej úrovne – producentov. Všetky ostatné organizmy spotrebúvajú iba organickú hmotu už vytvorenú rastlinami, a preto od nich nezávisí celková produktivita ekosystému. Vysoká miera produkcie biomasy sa pozoruje v prírodných a umelých ekosystémoch, kde sú priaznivé abiotické faktory, a to najmä vtedy, keď je dodatočná energia dodávaná zvonka, čo znižuje vlastné náklady systému na udržanie života.

Táto dodatočná energia môže prísť v rôznych formách: napríklad na obrábanom poli – vo forme energie z fosílnych palív a práce vykonávanej ľuďmi alebo zvieratami. Na poskytnutie energie všetkým jednotlivcom zo spoločenstva živých organizmov v ekosystéme je teda nevyhnutný určitý kvantitatívny vzťah medzi výrobcami, konzumentmi rôznych rádov, detritivormi a rozkladačmi. Pre životnú činnosť akýchkoľvek organizmov, a teda systému ako celku, však samotná energia nestačí, musia prijímať rôzne minerálne zložky, stopové prvky a organické látky potrebné na stavbu molekúl živej hmoty.

Cyklus prvkov v ekosystéme

Odkiaľ pochádzajú zložky potrebné na stavbu organizmu v živej hmote? Do potravinového reťazca ich dodávajú tí istí výrobcovia. Extrahujú anorganické minerály a vodu z pôdy, CO2 zo vzduchu a z glukózy vzniknutej pri fotosyntéze pomocou živín ďalej budujú zložité organické molekuly - sacharidy, bielkoviny, lipidy, nukleové kyseliny, vitamíny atď. Aby boli potrebné prvky dostupné pre živé organizmy, musia byť dostupné neustále. V tomto vzťahu sa realizuje zákon zachovania hmoty. Je vhodné ho formulovať takto: atómy v chemických reakciách nikdy nezmiznú, nevytvárajú sa ani sa navzájom nepremieňajú; len sa preskupujú za vzniku rôznych molekúl a zlúčenín (súčasne sa absorbuje alebo uvoľní energia).

Z tohto dôvodu môžu byť atómy použité v širokej škále zlúčenín a ich zásoba nie je nikdy vyčerpaná. Presne to sa deje v prírodných ekosystémoch vo forme cyklov prvkov. V tomto prípade sa rozlišujú dva cykly: veľký (geologický) a malý (biotický). Kolobeh vody je jedným z najväčších procesov na povrchu zemegule. Hrá významnú úlohu pri prepájaní geologických a biotických cyklov. V biosfére voda, ktorá sa neustále pohybuje z jedného stavu do druhého, robí malé a veľké cykly. Vyparovanie vody z povrchu oceánu, kondenzácia vodnej pary v atmosfére a zrážky na povrchu oceánu tvoria malý cyklus. Ak je vodná para unášaná prúdmi vzduchu na pevninu, kolobeh sa stáva oveľa komplikovanejším. V tomto prípade sa časť zrážok vyparí a vráti sa späť do atmosféry, druhá napája rieky a nádrže, ale nakoniec sa opäť vráti do oceánu riečnym a podzemným odtokom, čím sa dokončí veľký cyklus.

Dôležitou vlastnosťou vodného cyklu je, že v interakcii s litosférou, atmosférou a živou hmotou spája všetky časti hydrosféry: oceán, rieky, pôdnu vlhkosť, podzemnú vodu a atmosférickú vlhkosť. Voda je najdôležitejšou zložkou všetkých živých vecí. Podzemná voda, prenikajúca cez rastlinné pletivo počas procesu transpirácie, prináša minerálne soli potrebné pre život samotných rastlín. Zhrnutím zákonitostí fungovania ekosystémov sformulujme ešte raz ich hlavné ustanovenia: 1) prírodné ekosystémy existujú vďaka voľnej slnečnej energii, ktorá neznečisťuje životné prostredie, ktorej množstvo je nadmerné a relatívne konštantné;
2) prenos energie a hmoty cez spoločenstvo živých organizmov v ekosystéme prebieha pozdĺž potravinového reťazca; všetky druhy živých vecí v ekosystéme sú rozdelené podľa funkcií, ktoré plnia v tomto reťazci na producentov, konzumentov, detritivorov a rozkladačov – to je biotická štruktúra spoločenstva; kvantitatívny pomer počtu živých organizmov medzi trofickými úrovňami odráža trofickú štruktúru spoločenstva, ktorá určuje rýchlosť prechodu energie a hmoty cez spoločenstvo, čiže produktivitu ekosystému; 3) prírodné ekosystémy si vďaka svojej biotickej štruktúre udržiavajú stabilný stav na neurčito, bez toho, aby trpeli vyčerpaním zdrojov a znečistením vlastným odpadom; k získavaniu zdrojov a zbavovaniu sa odpadu dochádza v rámci kolobehu všetkých prvkov.

Vplyv človeka na ekosystém

Vplyv človeka na prírodné prostredie možno posudzovať z rôznych hľadísk v závislosti od účelu skúmania tejto problematiky. Z ekologického hľadiska je zaujímavé uvažovať o vplyve človeka na ekologické systémy z hľadiska súladu alebo rozporu ľudského konania s objektívnymi zákonitosťami fungovania prírodných ekosystémov. Na základe pohľadu na biosféru ako globálny ekosystém vedie všetka rôznorodosť ľudských aktivít v biosfére k zmenám v: zložení biosféry, cykloch a rovnováhe jej zložiek; energetická bilancia biosféry; biota. Smer a rozsah týchto zmien sú také, že im sám človek dal názov ekologická kríza.

Moderná environmentálna kríza je charakterizovaná nasledujúcimi prejavmi: postupná zmena klímy planéty v dôsledku zmien v rovnováhe plynov v atmosfére, všeobecná a lokálna (nad pólmi, jednotlivými oblasťami súše ničenie ozónovej clony); svetového oceánu ťažkými kovmi, komplexnými organickými zlúčeninami, ropnými produktmi, rádioaktívnymi látkami saturácia vôd plynným oxidom uhličitým narušenie prirodzených ekologických spojení medzi oceánom a pevninskými vodami v dôsledku výstavby priehrad na riekach, čo vedie k zmenám; v pevnom odtoku, neresiacich sa cestách atď. znečistenie ovzdušia s tvorbou kyslých zrážok, vysoko toxickými látkami v dôsledku chemických a fotochemických reakcií znečistenie pevninských vôd vrátane riečnych vôd využívaných na zásobovanie pitnou vodou vysoko toxickými látkami vrátane dioxínov, ťažkých kovov, fenolov; degradácia pôdnej vrstvy; úrodná pôda vhodná na poľnohospodárstvo v dôsledku likvidácie rádioaktívneho odpadu; hromadenie odpadu z domácností a priemyselného odpadu na zemskom povrchu, najmä prakticky nerozložiteľných plastov, zníženie plochy tropických a severných lesov, čo vedie k nerovnováhe atmosférických plynov vrátane zníženia koncentrácie kyslíka na planéte; znečistenie podzemných priestorov vrátane podzemných vôd, ktoré ich robí nevhodnými na zásobovanie vodou a ohrozuje stále málo prebádaný život v litosfére; , najmä urbanizované územia všeobecné vyčerpanie a nedostatok prírodných zdrojov pre rozvoj ľudstva, zmena veľkosti, energetickej a biogeochemickej úlohy organizmov, hromadné rozmnožovanie jednotlivých druhov organizmov, narušenie hierarchie ekosystémov; zvýšenie systémovej uniformity na planéte.



Biosféra (z gréckeho bios - život, sphaira - guľa)- obal planéty Zem, v ktorom je prítomný život. Vývoj pojmu „biosféra“ je spojený s anglickým geológom Eduardom Suessom a ruským vedcom V.I. Biosféra spolu s litosférou, hydrosférou a atmosférou tvoria štyri hlavné obaly Zeme.

Pôvod pojmu "biosféra"

Termín „biosféra“ prvýkrát zaviedol geológ Eduard Suess v roku 1875 na označenie priestoru na zemskom povrchu, kde existuje život. Úplnejšiu definíciu pojmu „biosféra“ navrhol V.I. Bol prvým, kto prisúdil životu dominantnú úlohu transformačnej sily našej planéty, berúc do úvahy životnú aktivitu organizmov v súčasnosti aj v minulosti. Geochemici definujú pojem „biosféra“ ako celkový súhrn živých organizmov („biomasa“ alebo „biota“, ako ju nazývajú biológovia a ekológovia).

Hranice biosféry

Každá časť planéty, od polárnych ľadovcov až po rovník, je obývaná živými organizmami. Nedávne pokroky v oblasti mikrobiológie ukázali, že mikroorganizmy žijú hlboko pod zemským povrchom a možno ich celková biomasa prevyšuje biomasu všetkej flóry a fauny na zemskom povrchu.

V súčasnosti nie je možné zmerať skutočné hranice biosféry. Väčšina druhov vtákov zvyčajne lieta v nadmorských výškach medzi 650 a 1 800 metrov a ryby boli nájdené až v hĺbke 8 372 metrov v priekope Portorika. Existujú však aj extrémnejšie príklady života na planéte. Sup africký alebo sup Rüppelov bol videný v nadmorských výškach nad 11 000 metrov, husi horské zvyčajne migrujú do nadmorských výšok minimálne 8 300 metrov, divé jaky žijú v horských oblastiach Tibetu v nadmorskej výške okolo 3 200 - 5 400 metrov nad morom. a horské kozy žijú v nadmorských výškach do 3000 metrov.

Mikroskopické organizmy sú schopné žiť v extrémnejších podmienkach a ak ich vezmeme do úvahy, hrúbka biosféry je oveľa väčšia, ako sme si predstavovali. Niektoré mikroorganizmy boli objavené v horných vrstvách zemskej atmosféry v nadmorskej výške 41 km. Je nepravdepodobné, že by mikróby boli aktívne vo výškach, kde je teplota a tlak vzduchu extrémne nízke a ultrafialové žiarenie je veľmi intenzívne. S najväčšou pravdepodobnosťou ich do vyšších vrstiev atmosféry preniesli vetry alebo sopečné erupcie. Jednobunkové formy života boli tiež nájdené v najhlbšej časti priekopy Mariana v hĺbke 11 034 metrov.

Napriek všetkým uvedeným príkladom extrémov života je vo všeobecnosti vrstva biosféry Zeme taká tenká, že ju možno prirovnať k šupke jablka.

Štruktúra biosféry

Biosféra je organizovaná do hierarchickej štruktúry, v ktorej jednotlivé organizmy tvoria populácie. Niekoľko interagujúcich populácií tvorí biocenózu. Spoločenstvá živých organizmov (biocenóza) žijúcich v určitých fyzických biotopoch (biotop) tvoria ekosystém. je skupina živočíchov, rastlín a mikroorganizmov, ktoré navzájom a so svojím prostredím interagujú tak, aby bola zabezpečená ich existencia. Preto je ekosystém funkčnou jednotkou udržateľnosti života na Zemi.

Pôvod biosféry

Biosféra existuje približne 3,5-3,7 miliardy rokov. Prvými formami života boli prokaryoty – jednobunkové živé organizmy, ktoré dokázali žiť bez kyslíka. Niektoré prokaryoty vyvinuli jedinečný chemický proces, ktorý poznáme ako . Dokázali využiť slnečné svetlo na výrobu jednoduchého cukru a kyslíka z vody a oxidu uhličitého. Tieto fotosyntetické mikroorganizmy boli také početné, že radikálne zmenili biosféru. Počas dlhého obdobia sa zo zmesi kyslíka a iných plynov vytvorila atmosféra, ktorá by mohla podporovať nový život.

Pridanie kyslíka do biosféry umožnilo rýchly rozvoj zložitejších foriem života. Objavili sa milióny rôznych rastlín a zvierat, ktoré jedli rastliny a iné zvieratá. vyvinuli na rozklad mŕtvych zvierat a rastlín.

Biosféra vďaka tomu urobila obrovský skok vo svojom vývoji. Rozložené zvyšky odumretých rastlín a živočíchov uvoľnili do pôdy a oceánu živiny, ktoré rastliny opäť absorbovali. Táto výmena energie umožnila biosfére stať sa sebestačným a samoregulačným systémom.

Úloha fotosyntézy vo vývoji života

Biosféra je jedinečná svojho druhu. Doteraz neexistovali žiadne vedecké fakty potvrdzujúce existenciu života na iných miestach vo vesmíre. Život na Zemi existuje vďaka Slnku. Pri vystavení energii zo slnečného žiarenia dochádza k procesu nazývanému fotosyntéza. V dôsledku fotosyntézy rastliny, niektoré druhy baktérií a prvokov vplyvom svetla premieňajú oxid uhličitý na kyslík a organické zlúčeniny ako cukor. Prevažná väčšina živočíšnych, hubových, rastlinných a bakteriálnych druhov priamo alebo nepriamo závisí od fotosyntézy.

Faktory ovplyvňujúce biosféru

Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú biosféru a náš život na Zemi. Existujú globálne faktory, ako je vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom. Ak by bola naša planéta bližšie alebo ďalej od Slnka, potom by bola Zem príliš horúca alebo studená na to, aby mohol vzniknúť život. Dôležitým faktorom ovplyvňujúcim klímu planéty je aj uhol sklonu zemskej osi. Ročné obdobia a sezónne klimatické zmeny sú priamym výsledkom naklonenia Zeme.

Miestne faktory majú tiež dôležitý vplyv na biosféru. Ak sa pozriete na určitú oblasť Zeme, môžete vidieť vplyv podnebia, každodenného počasia, erózie a samotného života. Tieto malé faktory neustále menia priestor a živé organizmy musia zodpovedajúcim spôsobom reagovať a prispôsobovať sa zmenám vo svojom prostredí. Aj keď ľudia môžu kontrolovať väčšinu svojho bezprostredného prostredia, stále sú zraniteľní voči prírodným katastrofám.

Najmenší z faktorov ovplyvňujúcich vzhľad biosféry sú zmeny prebiehajúce na molekulárnej úrovni. Oxidačné a redukčné reakcie môžu zmeniť zloženie hornín a organickej hmoty. Existuje aj biologická degradácia. Drobné organizmy, ako sú baktérie a huby, sú schopné spracovávať organické aj anorganické materiály.

Biosférické rezervácie

Ľudia zohrávajú dôležitú úlohu pri udržiavaní výmeny energie v biosfére. Bohužiaľ, náš vplyv na biosféru je často negatívny. Napríklad hladina kyslíka v atmosfére klesá a hladina oxidu uhličitého stúpa v dôsledku nadmerného spaľovania fosílnych palív ľuďmi a úniky ropy a vypúšťanie priemyselného odpadu do oceánu spôsobujú obrovské škody v hydrosfére. Budúcnosť biosféry závisí od toho, ako ľudia interagujú s inými živými bytosťami.

Začiatkom 70. rokov 20. storočia Organizácia spojených národov založila projekt s názvom Človek a biosféra (MAB), ktorý podporuje trvalo udržateľný a vyvážený rozvoj. V súčasnosti existujú stovky biosférických rezervácií po celom svete. Prvá biosférická rezervácia bola založená v Yangambi v Konžskej demokratickej republike. Yangambi sa nachádza v úrodnom povodí rieky Kongo a je domovom približne 32 000 druhov stromov a zvierat, vrátane endemických druhov, ako je slon lesný a prasa ušaté. Biosférická rezervácia Yangambi podporuje dôležité aktivity, ako je udržateľné poľnohospodárstvo, poľovníctvo a ťažba.

Mimozemské biosféry

Doteraz nebola biosféra objavená mimo Zeme. Preto existencia mimozemských biosfér zostáva hypotetická. Na jednej strane sa mnohí vedci domnievajú, že život na iných planétach je nepravdepodobný a ak niekde existuje, tak s najväčšou pravdepodobnosťou vo forme mikroorganizmov. Na druhej strane môže existovať veľa analógov Zeme, dokonca aj v našej galaxii - Mliečnej dráhe. Vzhľadom na obmedzenia našej technológie nie je v súčasnosti známe, aké percento z týchto planét môže mať biosféru. Nedá sa vylúčiť ani možnosť, že umelé biosféry ľudia v budúcnosti vytvoria napríklad na Marse.

Biosféra je veľmi krehký systém, v ktorom je každý živý organizmus dôležitým článkom v obrovskom reťazci života. Musíme si uvedomiť, že človek ako najinteligentnejší tvor na planéte je zodpovedný za zachovanie zázraku života na našej planéte.

Určuje spolužitie rôznych druhov organizmov na spoločnom území formovanie ich komunít. Každý vie vymenovať druhy živočíchov charakteristické pre také rastlinné spoločenstvá ako napr ihličnany A širokolistý lesov, lúky, močiare, stepi atď.

Zvieratá v žiadnej komunite nemôžu existovať izolovane od iných organizmov (rastliny, huby, baktérie), úzko s nimi interagujú. Napríklad bylinožravé zvieratá sa živia organickými látkami, ktoré sú syntetizované zelenými rastlinami. Zvieratá tiež používajú rastliny ako miesto na život. Živočíchy zase zabezpečujú opeľovanie rastlín a distribúciu ich plodov a semien. Niektoré druhy zvierat, húb a baktérií sa živia zvyškami rastlín.

Živé organizmy interagujú nielen medzi sebou, ale aj navzájom neživej prírode. Organizmy tak prijímajú z prostredia určité látky (kyslík, voda, minerálne soli a pod.) potrebné na zabezpečenie ich normálneho fungovania. Tam zasa vypúšťajú vlastné odpadové produkty. V dôsledku interakcie spoločenstiev živých organizmov s okolitou neživou prírodou istá ekosystémov.

Ekosystém je súbor vzájomne prepojených druhov organizmov, ktoré interagujú medzi sebou a s neživou prírodou.

Ekosystémy sú zvyčajne trvalé spoločenstvá organizmov. Sú schopné sebareprodukcie a sebaregulácie. Je to spôsobené tým, že jednotlivé druhy reprodukujú svoje počty rozmnožovaním. A vzájomnou interakciou a neživou prírodou si znovu vytvárajú potrebné životné podmienky. Už viete, že zelené rastliny v procese fotosyntézy vytvárajú organické látky z anorganických, ktorými sa živia živočíchy, huby a mnohé baktérie. Okrem toho sa pri procese fotosyntézy uvoľňuje kyslík, ktorý mnohé organizmy dýchajú (pamätajte, ktoré organizmy kyslík na dýchanie nepotrebujú). Oxid uhličitý vydychovaný organizmami zase absorbujú zelené rastliny. Udržujú tak stabilný pomer medzi obsahom kyslíka a oxidu uhličitého v atmosfére. Činnosť pôdnych baktérií, húb a živočíchov, ktoré rozkladajú organické zvyšky a syntetizujú látky tvoriace humus, zabezpečuje obnovu a zvýšenie úrodnosti pôdy. Základom ekosystémov sú zelené rastliny. Rastlinné spoločenstvá často určujú hranice ekosystémov (napríklad ekosystém rašelinníka, borovicového lesa, perinovej stepi).

Ekosystémy, ktorých hranice sú viac-menej jasne vymedzené rastlinnými spoločenstvami, sú tzv biogeocenózy.

V dôsledku interakcie organizmov medzi sebou a s neživou prírodou vzniká v ekosystémoch kolobeh látok a energetických tokov. Materiál zo stránky

Cyklus látok - ide o výmenu látok medzi živými (celkom živých organizmov) a neživými (životné podmienky) časťami ekosystémov.

Kolobeh látok a energetických tokov zabezpečujú stabilitu ekosystémov a ich normálne fungovanie.

Úhrn všetkých biogeocenóz našej planéty tvorí jediný globálny ekosystém tzv biosféra.

Každý druh živočícha, ktorý interaguje s inými organizmami, ako aj s podmienkami neživej prírody, je súčasťou viacdruhového ekosystémov.

Horná vrstva litosféry a v pôdnom kryte. Inými slovami, biosféra je jediný dynamický systém na povrchu Zeme, vytvorený a regulovaný životom. Biosféra je biotopom živých organizmov.

Biosféra ako špecifický obal zeme zjednocuje spodnú časť vzdušného obalu (atmosféru) - takzvanú troposféru, kde môže existovať aktívny život až do výšky 10-15 km; celý vodný obal (hydrosféra), v ktorom život preniká do najväčších hĺbok presahujúcich 11 km; horná časť tuhej škrupiny (litosféra) je zvetraná kôra, zvyčajne s hrúbkou 30 - 60 m, niekedy 100 - 200 m alebo viac. (Zvetrávacia kôra je súbor geologických nánosov vytvorených produktmi rozkladu a vylúhovania hornín rôzneho zloženia, ktorý zostáva na mieste svojho vzniku alebo sa pohybuje na krátku vzdialenosť, ale nestráca spojenie s „materskou“ horninou.) Mimo zvetrávacej kôry možno život zistiť len v niektorých prípadoch. Mikroorganizmy sa tak našli vo vodách obsahujúcich ropu v hĺbke viac ako 4500 m. Ak zahrnieme do biosféry a, v ktorých je možná existencia pokojových základov organizmov, potom vertikálne dosiahne 25 - 40 km. Špeciálne pasce inštalované na raketách detekovali prítomnosť mikroorganizmov vo výškach až 85 km.

Životné procesy ovplyvňujú nielen oblasti, kde sa vyskytuje aktívny život, ale aj vrchné vrstvy litosféry - stratosféru, ktorej mineralogické a elementárne zloženie tvorí geologická minulosť. Hrúbka stratosféry je podľa V.I. Vernadského 5 - 6 km. Stratosféru tvoria najmä organizmy, voda a tie, ktoré spracovávajú a presúvajú sedimentárne horniny po ich vyzdvihnutí nad vodu.

V biosfére sú oblasti, kde je aktívny život nemožný. V horných vrstvách troposféry, ako aj v najchladnejších a najteplejších oblastiach zemegule teda organizmy môžu existovať len v stave pokoja. Všetky tieto oblasti biosféry sa nazývajú parabiosféra. Avšak aj v tých oblastiach biosféry, kde organizmy môžu existovať v aktívnom stave, je život rozdelený nerovnomerne.
„Súvislá vrstva živej hmoty“, ako to nazval V.I. Vernadsky, zaberá vodný stĺpec a rozprestiera sa v úzkom páse medzi troposférou, vrátane pôdy a podložia s koreňmi rastlín, hubami, mikroorganizmami a pôdnymi živočíchmi, ktoré sa v nich nachádzajú, a medzi troposférou. prízemná časť troposféry, kde sa nachádzajú nadzemné časti rastlín a prenáša sa väčšina ich peľu, spór a semien. Táto „súvislá vrstva živej hmoty“ sa nazýva fytosféra (alebo fytogeosféra), pretože rastliny sú v nej hlavnými zásobárňami energie. Hrúbka fytosféry je veľká iba v oceánoch, kde je o niečo vyššia ako 11 km a na súši sa meria v metroch alebo desiatkach metrov a len v určitých malých oblastiach sa zvyšuje na 100 - 150 m. v litosfére a hydrosfére, ako aj na Na hranici s troposférou organizmy uskutočňujú celý vývojový cyklus, pričom v samotnej troposfére sa živé bytosti môžu zdržiavať len dočasne, keďže sa tu nemôžu rozmnožovať.

Aké sú hlavné črty biosféry ako obalu Zeme?

Prvý znak: chemické zloženie vytvorené vitálnou činnosťou živých organizmov.

Druhý znak: prítomnosť tekutej vody vo významných množstvách.

Tretie znamenie: silný tok energie zo Slnka.

Štvrtý znak: prítomnosť rozhrania medzi látkami v kvapalnom, tuhom a plynnom skupenstve. Pre modernú biosféru je veľmi dôležitá aj prítomnosť voľného kyslíka.

V.I. Vernadsky považoval život, celkovú aktivitu všetkých organizmov na Zemi, za najsilnejší geochemický faktor premieňajúci povrch Zeme, energetický faktor planetárneho rozsahu a významu, o ktorom napísal: „Nech sa skladajú zo všetkých javov života. Energia uvoľňovaná tamojšími organizmami je vo svojej hlavnej časti a možno úplne v žiarivej energii Slnka. Prostredníctvom organizmov reguluje chemické prejavy zemskej kôry.“ V.I. Vernadsky chápal biosféru ako všetky tie vrstvy zemskej kôry, ktoré boli počas geologickej histórie ovplyvnené činnosťou organizmov. A nie je náhoda, že V.I. Vernadsky otvára svoju prácu „Eseje o geochémii“ (1934) kapitolou „Veda dvadsiateho storočia“: až v 20. sa formovali predstavy o zemských geosférach, štruktúre atómov chemických prvkov, cyklických či organogénnych prvkov a mechanizmoch geochemických premien. To umožnilo vedcovi tvrdiť: „Vír atómov vstupujúcich a opúšťajúcich živý organizmus je vytvorený určitou organizáciou životného prostredia, geologicky určeným mechanizmom planéty - biosférou.