O POGLAVJU

1. Uvod

2. Analitični del

2.1. Struktura biosfere..................................................... ........... ............................. 4

2.2. Razvoj biosfere..................................................... ..................................... 6

2.3. Naravni viri in njihova uporaba................................................. .................. 8

2.4. Stabilnost biosfere..................................................... ..................................... 10

2.5. Bioproduktivnost ekosistemov..................................................... .... ............. 12

2.6. Biosfera in človek. Noosfera..................................................... ....... 15

2.7. Vloga človeškega dejavnika pri razvoju biosfere..................................... 16

2.8. Ekološki problemi biosfere................................................. ...................... .... 17

2.9. Ohranjanje narave in možnosti za racionalno gospodarjenje z okoljem. 17

3. Zaključek

UVOD

V dobesednem prevodu izraz »biosfera« pomeni sfero življenja in v tem smislu ga je leta 1875 v znanost prvi uvedel avstrijski geolog in paleontolog Eduard Suess (1831 – 1914). Že dolgo pred tem pa so pod drugimi imeni, zlasti »prostor življenja«, »slika narave«, »živa lupina Zemlje« itd., njegovo vsebino obravnavali številni drugi naravoslovci.

Sprva so vsi ti izrazi označevali le celoto živih organizmov, ki živijo na našem planetu, čeprav se je včasih nakazovala njihova povezanost z geografskimi, geološkimi in kozmičnimi procesi, hkrati pa se je pozornost bolj usmerjala na odvisnost žive narave od sil in snovi anorganske narave. Tudi avtor samega izraza "biosfera", E. Suess, v svoji knjigi "Obličje Zemlje", objavljeni skoraj trideset let po uvedbi izraza (1909), ni opazil obratnega učinka biosfere in definiral kot "niz organizmov, omejenih v prostoru in času, ki živijo na površju Zemlje."

Prvi biolog, ki je jasno izpostavil ogromno vlogo živih organizmov pri nastanku zemeljske skorje, je bil J. B. Lamarck (1744 - 1829). Poudaril je, da so vse snovi, ki se nahajajo na površini sveta in tvorijo njegovo skorjo, nastale zaradi dejavnosti živih organizmov.

Biosfera (v sodobnem pomenu besede) je nekakšna lupina Zemlje, ki vsebuje celotno celoto živih organizmov in tisti del snovi planeta, ki je v stalni izmenjavi s temi organizmi.

Biosfera zajema spodnji del atmosfere, hidrosfero in zgornji del litosfere.

Vsi živi organizmi, ki naseljujejo naš planet, ne obstajajo sami od sebe, ampak so odvisni od okolja in doživljajo njegov vpliv. To je natančno usklajen kompleks številnih okoljskih dejavnikov, prilagoditev živih organizmov nanje pa določa možnost obstoja vseh vrst oblik organizmov in najrazličnejšega oblikovanja njihovega življenja.

Živa narava je kompleksno organiziran, hierarhičen sistem. Obstaja več ravni organizacije žive snovi.

1.Molekularno. Vsak živ sistem se manifestira na ravni interakcije bioloških makromolekul: nukleinskih kislin, polisaharidov in drugih pomembnih organskih snovi.

2. Celična. Celica je strukturna in funkcionalna enota razmnoževanja in razvoja vseh živih organizmov, ki živijo na Zemlji. Neceličnih oblik življenja ni in obstoj virusov samo potrjuje to pravilo, ker lahko izkazujejo lastnosti živih sistemov le v celicah.

3. Organsko. Organizem je celovit enocelični ali večcelični živi sistem, ki je sposoben samostojnega obstoja. Večcelični organizem tvori zbirka tkiv in organov, specializiranih za opravljanje različnih funkcij.

4. Populacija-vrsta. Vrsto razumemo kot niz osebkov, ki so si podobni po strukturni in funkcionalni organizaciji, imajo enak kariotip in en sam izvor ter zasedajo določen habitat, se prosto križajo med seboj in dajejo plodne potomce, za katere je značilno podobno vedenje in določena razmerja z druge vrste in dejavniki nežive narave.

Niz organizmov iste vrste, ki jih združuje skupni življenjski prostor, ustvarja populacijo kot sistem nadorganizmskega reda. V tem sistemu se izvajajo najpreprostejše, elementarne evolucijske transformacije.

5. Biogeocenotski. Biogeocenoza je združba, skupek organizmov različnih vrst in različne kompleksnosti organizacije z vsemi dejavniki njihovega specifičnega habitata - sestavin ozračja, hidrosfere in litosfere.

6.Biosfera. Biosfera je najvišja raven organizacije življenja na našem planetu. Vsebuje živo snov - celoto vseh živih organizmov, neživo ali inertno snov in bioinertno snov (prst).

ANALITIČNI DEL.

1. Struktura biosfere.

Biosfera vključuje: živa snov, ki ga tvori zbirka organizmov; hranilo, ki nastane v procesu vitalne dejavnosti organizmov (atmosferski plini, premog, nafta, šota, apnenec itd.); inertna snov, ki nastane brez sodelovanja živih organizmov; bioinertna snov, ki je skupni rezultat vitalne dejavnosti organizmov in nebioloških procesov (na primer tla).

Inertna snov biosfere.

Meje biosfere določajo okoljski dejavniki, ki onemogočajo obstoj živih organizmov. Zgornja meja poteka na nadmorski višini približno 20 km od površine planeta in je omejena s plastjo ozona, ki blokira življenjsko uničujoče kratkovalovno ultravijolično sevanje Sonca. Tako lahko živi organizmi obstajajo v troposferi in spodnji stratosferi. V hidrosferi zemeljske skorje organizmi prodrejo v celotno globino Svetovnega oceana - do 10-11 km. V litosferi se življenje nahaja na globini 3,5-7,5 km, kar je odvisno od temperature zemeljske notranjosti in pogojev prodiranja tekoče vode.

Vzdušje.

Prevladujoči elementi kemične sestave ozračja: N 2 (78 %), O 2 (21 %), CO 2 (0,03 %). Stanje ozračja ima velik vpliv na fizikalne, kemijske in biološke procese na zemeljskem površju in v vodnem okolju. Za biološke procese so najpomembnejši: kisik, ki se uporablja za dihanje in mineralizacijo odmrle organske snovi, ogljikov dioksid, ki sodeluje pri fotosintezi, in ozon, ki ščiti zemeljsko površino pred močnim ultravijoličnim sevanjem. Dušik, ogljikov dioksid in vodna para so v veliki meri nastali zaradi vulkanske dejavnosti, kisik pa kot posledica fotosinteze.

Hidrosfera.

Prevladujoči elementi kemične sestave hidrosfere: Na +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, S, C. Voda je najpomembnejša sestavina biosfere in eden od potrebnih dejavnikov za obstoj živih organizmov. . Njegov glavni del (95%) se nahaja v Svetovnem oceanu, ki zavzema približno 70% površine sveta in vsebuje 1300 milijonov km 3. Površinske vode (jezera, reke) obsegajo le 0,182 milijona km 3, količina vode v živih organizmih pa le 0,001 milijona km 3. Ledeniki vsebujejo znatne zaloge vode (24 milijonov km 3). V vodi raztopljeni plini so zelo pomembni: kisik in ogljikov dioksid. Njihova količina se močno spreminja glede na temperaturo in prisotnost živih organizmov. V vodi je 60-krat več ogljikovega dioksida kot v ozračju. Hidrosfera je nastala v povezavi z razvojem litosfere, ki je v geološki zgodovini Zemlje sproščala velike količine vodne pare.

Litosfera.

Prevladujoči elementi kemične sestave hidrosfere: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Večina organizmov, ki živijo v litosferi, se nahaja v plasti tal, katere globina ne presega več metrov. Tla vključujejo minerale, ki nastanejo med uničenjem kamnin, in organske snovi - odpadne produkte organizmov.

Živi organizmi (živa snov).

Čeprav so meje biosfere precej ozke, so živi organizmi znotraj njih porazdeljeni zelo neenakomerno. Na visokih nadmorskih višinah in v globinah hidrosfere in litosfere so organizmi razmeroma redki. Življenje je skoncentrirano predvsem na površju Zemlje, v tleh in v pripovršinski plasti oceana. Skupna masa živih organizmov je ocenjena na 2,43 x 10 12 ton Biomasa organizmov, ki živijo na kopnem, je 99,2 % predstavljena z zelenimi rastlinami in 0,8 % z živalmi in mikroorganizmi. Nasprotno pa v oceanu rastline predstavljajo 6,3 %, živali in mikroorganizmi pa 93,7 % celotne biomase. Življenje je usmerjeno predvsem na kopno. Celotna biomasa oceana je le 0,03x10 12 ton ali 0,13 % biomase vseh bitij, ki živijo na Zemlji.

Pri porazdelitvi živih organizmov po vrstni sestavi opazimo pomemben vzorec. Od skupnega števila vrst je 21 % rastlin, vendar je njihov prispevek k skupni biomasi 99 %. Med živalmi je 96 % vrst nevretenčarjev in le 4 % vretenčarjev, od tega desetina sesalcev. Masa žive snovi je le 0,01-0,02% inertne snovi biosfere, vendar igra vodilno vlogo v geokemičnih procesih. Organizmi iz okolja pridobivajo snovi in ​​energijo, potrebne za presnovo. Omejene količine žive snovi se ponovno ustvarijo, preoblikujejo in razgradijo. Vsako leto se zaradi vitalne dejavnosti rastlin in živali razmnoži približno 10% biomase.

2. Razvoj biosfere.

Vse komponente biosfere tesno sodelujejo med seboj in tvorijo celovit, kompleksno organiziran sistem, ki se razvija po lastnih notranjih zakonih in pod vplivom zunanjih sil, vključno s kozmičnimi (sončno sevanje, gravitacijske sile, magnetna polja sonca, Luna in druga nebesna telesa)

Po sodobnih predstavah je razvoj neživljenjske geosfere, tj. lupina, ki jo tvori zemeljska snov, se je pojavila v zgodnjih fazah obstoja našega planeta, pred milijardami let. Spremembe videza Zemlje so bile povezane z geološkimi procesi, ki so se odvijali v zemeljski skorji, na površju in v globokih plasteh planeta in so se kazali v vulkanskih izbruhih, potresih, premikih skorje in nastajanju gora. Takšni procesi še vedno potekajo na mrtvih planetih sončnega sistema in njihovih satelitih - Marsu, Veneri in Luni.

Z nastankom življenja (samorazvojnih stabilnih oblik) se je sprva počasi in šibko, nato vse hitreje in izraziteje začel kazati vpliv žive snovi na geološke procese Zemlje.

Dejavnost žive snovi, ki je prodrla v vse kotičke planeta, je privedla do nastanka nove tvorbe - biosfere - tesno povezanega enotnega sistema geoloških in bioloških teles ter procesov preoblikovanja energije in snovi. Obseg preobrazb, ki jih je izvedla živa snov, je dosegel planetarne razsežnosti in bistveno spremenil videz in razvoj Zemlje.

Tako je na primer zaradi procesa fotosinteze - dejavnosti zelenih rastlin nastala sodobna plinska sestava ozračja, v njej se je pojavil kisik. Po drugi strani pa na aktivnost fotosinteze pomembno vpliva koncentracija ogljikovega dioksida v ozračju, prisotnost vlage in toplote.

Tla so v celoti rezultat delovanja žive snovi v inertnem (neživem) okolju. Odločilno vlogo pri tem imajo podnebje, topografija, delovanje mikroorganizmov in rastlin ter matične kamnine. Biosfera, ki je nastala in se oblikovala pred 1-2 milijardama let (od takrat so tudi prvi odkriti ostanki živih organizmov), je v stalnem dinamičnem ravnovesju in razvoju.

V biosferi, kot v vsakem ekosistemu, obstaja vodni cikel, planetarna gibanja zračnih mas, pa tudi biološki cikel, za katerega je značilna kapaciteta - število kemičnih elementov, ki so hkrati del žive snovi v danem ekosistemu, in hitrost - količina žive snovi, ki nastane in razpade v enoti časa. Posledično se na Zemlji vzdržuje velik geološki cikel snovi, kjer je za vsak element značilna lastna hitrost migracije v velikih in majhnih ciklih. Hitrosti vseh ciklov posameznih elementov v biosferi so med seboj tesno povezane.

Cikli energije in snovi, vzpostavljeni v mnogih milijonih let v biosferi, so v svetovnem merilu samozadostni, čeprav so lokalne spremembe v strukturi in značilnostih posameznih ekosistemov (biogeocenoz), ki sestavljajo biosfero, lahko pomembne.

Že v zgodnjih fazah evolucije se je živa snov razširila po brezživih prostorih planeta, zavzela vsa mesta, potencialno dostopna življenju, jih spremenila in spremenila v habitate. In že v davnih časih so različne življenjske oblike in vrste rastlin, živali, mikroorganizmov in gliv poselile ves planet. Živo organsko snov lahko najdemo v globinah oceanov, na vrhovih najvišjih gora, v večnem snegu polarnega območja in v vročih vodah izvirov v vulkanskih regijah.

V. I. Vernadsky je to sposobnost distribucije žive snovi poimenoval "vseprisotnost življenja".

Razvoj biosfere je šel po poti zapletanja strukture bioloških skupnosti, množenja števila vrst in izboljšanja njihove prilagodljivosti. Evolucijski proces je spremljal porast učinkovitosti pretvorbe energije in snovi v bioloških sistemih: organizmih, populacijah, skupnostih.

Vrhunec evolucije življenja na Zemlji je bil človek, ki je kot biološka vrsta na podlagi številnih sprememb pridobil ne le zavest (popolno obliko prikazovanja sveta, ki ga obdaja), ampak tudi sposobnost izdelovanja in uporabe orodij v svojem življenju. življenje.

Z orodji dela je človeštvo začelo ustvarjati tako rekoč umetno okolje za svoj življenjski prostor (naselja, domove, oblačila, hrano, avtomobile in še veliko več). Od takrat je evolucija biosfere vstopila v novo fazo, kjer je človeški dejavnik postal močna naravna gonilna sila.

3. Naravni viri in njihova uporaba.

Biološki, vključno s hrano, viri planeta določajo možnosti človeškega življenja na Zemlji, mineralni in energetski viri pa služijo kot osnova za materialno proizvodnjo človeške družbe. Med naravnimi viri planeta so izčrpen in neizčrpen virov.

Neizčrpni viri.

Neusahljive vire delimo na prostor, podnebje in vodo. To je energija sončnega sevanja, morskih valov in vetra. Glede na ogromno maso zraka in vode na planetu se atmosferski zrak in voda štejeta za neizčrpna. Izbira je relativna. Na primer, sladko vodo že lahko štejemo za omejen vir, saj se je v mnogih regijah sveta pojavilo akutno pomanjkanje vode. Lahko govorimo o neenakomernosti njegove porazdelitve in nezmožnosti uporabe zaradi onesnaženosti. Tudi atmosferski kisik se običajno šteje za neizčrpen vir.

Sodobni okoljski znanstveniki verjamejo, da se lahko s trenutno stopnjo tehnologije za uporabo atmosferskega zraka in vode ti viri štejejo za neizčrpne le pri razvoju in izvajanju obsežnih programov, namenjenih obnovitvi njihove kakovosti.

Izčrpni viri.

Izčrpne vire delimo na obnovljive in neobnovljive.

Obnovljivi viri vključujejo rastlinstvo in živalstvo ter rodovitnost tal. Med obnovljivimi naravnimi viri ima gozd pomembno vlogo v življenju človeka. Gozd je nemajhnega pomena kot geografski in okoljski dejavnik. Gozdovi preprečujejo erozijo tal in zadržujejo površinske vode, t.j. služijo kot akumulatorji vlage in pomagajo vzdrževati nivo podtalnice. Gozdovi so dom živalim, ki imajo za človeka materialno in estetsko vrednost: parkljarji, kožuharji in divjad. Gozdovi v naši državi zavzemajo približno 30 % njene celotne površine in sodijo med naravne vire.

Neobnovljivi viri vključujejo minerale. Človek jih je začel uporabljati v neolitiku. Prvi uporabljeni kovini sta bili samorodno zlato in baker. Že 4000 pr. n. št. so lahko pridobivali rude, ki so vsebovale baker, kositer, srebro in svinec. Trenutno je človek v sfero svoje industrijske dejavnosti prinesel pretežni del znanih mineralnih surovin. Če je človek na zori civilizacije za svoje potrebe uporabljal le približno 20 kemičnih elementov, na začetku 20. stoletja - približno 60, zdaj pa več kot 100 - skoraj celotno periodično tabelo. Približno 100 milijard ton rude, goriva in mineralnih gnojil se letno izkoplje (pridobi iz geosfere), kar vodi v izčrpavanje teh virov. Iz zemeljskega drobovja se pridobiva vedno več različnih rud, premoga, nafte in plina. V sodobnih razmerah je pomemben del zemeljske površine zoran ali predstavlja v celoti ali delno obdelane pašnike za domače živali. Razvoj industrije in kmetijstva je zahteval velika območja za gradnjo mest, industrijskih podjetij, razvoj mineralnih surovin in gradnjo komunikacij. Tako je človek do danes spremenil približno 20 % kopnega.

Pomembna območja kopenske površine so izključena iz človekove gospodarske dejavnosti zaradi kopičenja industrijskih odpadkov na njih in nezmožnosti uporabe območij, kjer se pridobivajo rudarske in mineralne surovine.

Človek je okolje vedno uporabljal predvsem kot vir virov, vendar pa njegove dejavnosti zelo dolgo niso imele opaznega vpliva na biosfero. Šele ob koncu prejšnjega stoletja so spremembe v biosferi pod vplivom gospodarske dejavnosti pritegnile pozornost znanstvenikov. Te spremembe se povečujejo in trenutno vplivajo na človeško civilizacijo. V prizadevanju za izboljšanje življenjskih razmer človeštvo nenehno pospešuje materialno proizvodnjo, ne da bi razmišljalo o posledicah. S tem pristopom se večina virov, odvzetih naravi, vrne vanjo v obliki odpadkov, pogosto strupenih ali neprimernih za odlaganje. To predstavlja grožnjo tako obstoju biosfere kot človeka samega.

4. Stabilnost biosfere.

Kakšna je stabilnost biosfere, torej njena sposobnost, da se po morebitnih motečih vplivih vrne v prvotno stanje? Zelo je velik. Biosfera obstaja približno 3,8 milijarde let (Sonce in planeti približno 4,6 milijarde) in v tem času njen razvoj ni bil prekinjen: to izhaja iz dejstva, da imajo vsi živi organizmi, od virusov do človeka, enako genetsko kodo, zapisano v molekuli DNK, njihove beljakovine pa so zgrajene iz 20 aminokislin, enakih v vseh organizmih. In ne glede na to, kako veliki so bili moteči vplivi, nekatere pa lahko uvrstimo tudi med globalne katastrofe, ki so privedle do izumrtja mnogih vrst, so v biosferi vedno obstajale notranje rezerve za obnovo in razvoj.

Samo v zadnjih 570 milijonih let se je zgodilo šest velikih katastrof. Zaradi enega od njih se je število družin morskih živali zmanjšalo za več kot 40%. Največja katastrofa na meji med permskim in triasnim obdobjem (pred 240 milijoni let) je povzročila izumrtje približno 70 % vrst, katastrofa na meji krede in terciarja (pred 67 milijoni let) pa je privedla do izumrtje skoraj polovice vrst (takrat so izumrli tudi dinozavri).

Vzroki za takšne kataklizme so lahko različni: ohlajanje podnebja, veliki vulkanski izbruhi z obsežnimi izlivi lave, umiki oceanov, udarci velikih meteoritov – živi organizmi so še razviti, prilagajajo se okolju in hkrati močno transformativno vplivajo na okolje. slednji. Nastajanje atmosferskega kisika in povečanje njegove koncentracije se je, mimogrede, za nekatere vrste izkazalo tudi za katastrofalno - izumrle so, medtem ko se je razvoj drugih pospešil. Temu primerno se je zmanjšala vsebnost ogljikovega dioksida v ozračju. Ogljik se je začel kopičiti v živih organizmih in detritusu (mrtve organske snovi: listje, posušena drevesa, šota, premog, nafta) in se pretvarjati v premog, nafto in plin. V oceanih so iz oklepov in skeletov morskih organizmov nastale debele morske usedline karbonatov (apnenec, kreda, marmor) in silikatov. Trakaste železove rude, ki predstavljajo glavne industrijske zaloge železa, vključno z zalogami Kurske magnetne anomalije, so nastale pred približno 2 milijardama let pod vplivom kisika, ki so ga sproščale fotosintetične bakterije (šele po tem se je kisik začel kopičiti v ozračju ). Številni organizmi, ki kopičijo določene elemente, so sodelovali pri ustvarjanju nahajališč drugih mineralov.

Biota je šla skozi ogromno evolucijsko pot od najpreprostejših organizmov do živali in rastlin ter dosegla vrstno pestrost, ki jo raziskovalci ocenjujejo na 2-10 milijonov vrst živali, rastlin in mikroorganizmov, od katerih je vsak zasedel svojo ekološko nišo.

Stanje biote določajo predvsem fizikalno-kemijske značilnosti okolja. Skupek povprečnih dolgoletnih značilnosti ozračja, hidrosfere in kopenskega podnebja imenujemo. Glavna podnebna značilnost - temperatura na Zemljinem površju - se je med razvojem živih organizmov razmeroma malo spremenila (s trenutno vrednostjo povprečne globalne temperature 288 0 K (Kelvinova lestvica šteje stopinje od absolutne ničle, 288 0 = 15 0) spreminja , ob upoštevanju ledenih dob, ni presegla 10-20 0).

Čeprav imajo fizikalni in kemični procesi v okolju določen vpliv na stanje ekosistemov in biosfere kot celote, je močan tudi nasprotni vpliv biote na okolje. Poleg tega vpliva tako na pozitivne kot negativne povratne informacije, zato se njen razvoj včasih pospeši, včasih pa upočasni.

Toda ta cikel ni sklenjen, ni stacionaren, kot kažejo geološki podatki in teoretični modeli, ki vsebujejo CO 2 v ozračju (in s tem povezano vsebnost O 2 ) v zadnjih 570 milijonih let, je večkrat nihala in količina CO 2 vsakič večkrat zmanjšal ali povečal enkrat. V nekaterih primerih je to prispevalo k razvoju biote, v drugih pa je motilo.

Tudi počasen geokemični krog ni sklenjen: CO 2 vstopa v atmosfero skozi vulkane in se porabi za preperevanje kamnin in nastanek živih organizmov. Del atmosferskega ogljika se odloži in dolgo časa zakoplje, pri čemer se ustvarijo zaloge fosilnih goriv, ​​sproščeni kisik pa pride v ozračje. Posledično se je v 4 milijardah let koncentracija CO 2 v atmosferi zmanjšala za 100 - 1000-krat (zaradi oslabitve vulkanizma, kot posledica porabe radioaktivnih elementov v črevesju Zemlje), kar negativno prizadeta prehrana rastlin. Hkrati je kopičenje kisika v ozračju močno pospešilo razvoj biote, vendar ni bilo koristno za najbolj anaerobne (brez kisika) organizme, zaradi katerih vitalne dejavnosti se je pojavil kisik. Skoraj v celoti so jih nadomestili na novo nastali aerobni organizmi.

Velik vpliv živih organizmov na okolje je nekatere raziskovalce privedel do zaključka, da živi organizmi lahko ohranjajo razmere v okolju, ki so ugodne za življenje. Toda ta hipoteza je v nasprotju s številnimi dejavniki (množično izumrtje, izginotje milijard vrst), pa tudi z Darwinovo teorijo evolucije. Biota ni vzdrževala okoljskih razmer, optimalnih za žive organizme, zato številni organizmi in vrste niso mogli preživeti sprememb geografskih in podnebnih razmer. Obstajajo ocene, da je v času obstoja biosfere izginilo več milijard vrst, zdaj pa obstaja več milijonov. Toda organizmi, ki so uspeli preživeti spreminjajoče se razmere, so ustvarili nove vrste. Prav prilagajanje na spreminjajoče se okoljske razmere je ustvarilo številne in prilagojene vrste, torej je pognalo evolucijo, kot je prvi pokazal Darwin. Če bi bila predpostavka pravilna, da bi biota, ki obstaja v določenem trenutku, lahko vzdrževala okoljske parametre v svojih optimalnih mejah, potem bi podnebje in bogata vegetacija karbonskega obdobja lahko obstajala, vendar bi se razvoj biote ustavil.

Obstajajo dokazi, da so nastanek človeka kot vrste olajšali težki okoljski pogoji, v katerih so živeli naši predniki. Ko se je naučil vzdrževati ugodne pogoje za svoj obstoj, se je njegova evolucija kot biološke vrste ustavila, nadomestila pa jo je evolucija družbe.

Torej so bila v procesu razvoja biote obdobja trajnostnega razvoja in obdobja katastrof.

5. Bioproduktivnost ekosistemov.

Hitrost, s katero proizvajalci ekosistemov pritrdijo sončno energijo v kemične vezi sintetizirane organske snovi, določa produktivnost skupnosti. Imenuje se organska masa, ki jo rastline ustvarijo na časovno enoto primarna produkcija skupnosti. Produkte količinsko izražamo v mokri ali suhi masi rastlin ali v energijskih enotah – ekvivalentnem številu joulov.

Bruto primarna proizvodnja- količina snovi, ki jo rastline ustvarijo na časovno enoto pri določeni stopnji fotosinteze. Del te proizvodnje gre za vzdrževanje vitalne aktivnosti samih rastlin (poraba za dihanje). Ta del je lahko precej velik, znaša od 40 do 70 % bruto proizvodnje. Preostali del ustvarjene organske mase označuje neto primarno proizvodnjo, ki predstavlja količino rasti rastlin, rezervo energije za porabnike in razkrojevalce. Ker se predeluje v prehranjevalnih verigah, se uporablja za obnavljanje mase heterotrofnih organizmov. Povečanje mase porabnikov na časovno enoto je sekundarni izdelki skupnosti. Izračuna se posebej za vsako trofično raven, ker Povečanje mase na vsakem od njih se pojavi zaradi energije, ki prihaja iz prejšnjega. Heterotrofi, ki so vključeni v trofične verige, na koncu živijo od neto primarne proizvodnje skupnosti. V različnih ekosistemih ga zaužijejo v različni meri. Če stopnja primarne proizvodnje v prehranjevalnih verigah zaostaja za stopnjo rasti rastlin, to povzroči postopno povečevanje celotne biomase proizvajalcev. Biomaso razumemo kot celotno maso organizmov v določeni skupini ali celotni skupnosti kot celoti. Biomasa je pogosto izražena v ekvivalentnih energijskih enotah.

Nezadostna izraba smeti v verigah razgradnje povzroči kopičenje organske snovi, do česar pride na primer, ko barja postanejo šotna in se plitva vodna telesa zarastejo. Biomasa skupnosti z uravnoteženim kroženjem snovi ostaja relativno konstantna, saj Skoraj vsa primarna proizvodnja se porabi za prehrano in razmnoževanje.

Najpomembnejši praktični rezultat energetskega pristopa k preučevanju ekosistemov je bilo izvajanje raziskav v okviru Mednarodnega biološkega programa, ki ga od leta 1969 izvajajo znanstveniki z vsega sveta z namenom preučevanja potencialne biološke produktivnosti Zemlje.

Globalna porazdelitev primarnih bioloških proizvodov je izjemno neenakomerna. Največji absolutni prirast v rastlinskem življenju doseže povprečno 25 g na dan v zelo ugodnih razmerah. Na velikih območjih produktivnost ne presega 0,1 g/m2 (vroče puščave in polarne puščave). Skupna letna proizvodnja suhe organske snovi na Zemlji je 150-200 milijard ton. Približno tretjina ga nastane v oceanih, približno dve tretjini na kopnem. Skoraj vsa neto primarna proizvodnja Zemlje služi za podporo življenju vseh heterotrofnih organizmov. Energija, ki je potrošniki premalo izkoriščajo, je shranjena v njihovih telesih, organskih usedlinah vodnih teles in talnem humosu.

Učinkovitost vezave sončnega sevanja z vegetacijo se zmanjša ob pomanjkanju toplote in vlage, ob neugodnih fizikalno-kemijskih lastnostih tal itd. Produktivnost vegetacije se ne spreminja samo med prehodom iz enega podnebnega pasu v drugega, ampak tudi znotraj vsakega pasu.

Za pet celin sveta se povprečna produktivnost razmeroma malo razlikuje. Izjema je Južna Amerika, kjer so v večini razmere za razvoj vegetacije zelo ugodne.

Prehrano ljudi zagotavljajo predvsem kmetijske rastline, ki zavzemajo približno 10% površine (približno 1,4 milijarde hektarjev). Skupni letni prirast gojenih rastlin je približno 16 % celotne produktivnosti zemljišč, večina je v gozdovih. Približno 1/2 pridelka gre neposredno za prehrano ljudi, ostalo se porabi za krmo domačih živali, porabi se v industriji in se izgubi v odpadkih. Skupaj ljudje porabimo približno 0,2 % primarne proizvodnje Zemlje.

Rastlinska hrana je za ljudi energetsko cenejša od živalske. Kmetijske površine bi ob racionalni rabi in distribuciji proizvodov lahko preživljale približno dvakrat toliko prebivalstva, kot je trenutno na Zemlji. Toda to zahteva veliko dela in kapitalskih naložb. Posebej težko je zagotoviti prebivalstvo s sekundarnimi proizvodi. Človekova prehrana mora vsebovati vsaj 30 g beljakovin na dan. Razpoložljivi viri na Zemlji, vključno z živinorejskimi proizvodi in rezultati ribolova na kopnem in v oceanu, lahko letno zagotovijo približno 50% potreb sodobnega prebivalstva Zemlje. Večina svetovnega prebivalstva je tako v stanju beljakovinskega stradanja, precejšen delež ljudi pa trpi tudi za splošno podhranjenostjo.

Tako je povečanje bioproduktivnosti ekosistemov, predvsem pa sekundarnih proizvodov, eden glavnih izzivov, s katerimi se sooča človeštvo.

6. Biosfera in človek. Noosfera.

Vernadsky, ki analizira geološko zgodovino Zemlje, trdi, da obstaja prehod biosfere v novo stanje - v noosfero pod vplivom nove geološke sile, znanstvene misli človeštva. Vendar pa v delih Vernadskega ni popolne in dosledne razlage bistva materialne noosfere kot preoblikovane biosfere. Ponekod je o noosferi pisal v prihodnjiku (še ni prišlo), ponekod v sedanjiku (vstopamo vanjo), včasih pa je nastanek noosfere povezoval s pojavom Homo sapiensa oz. nastanek industrijske proizvodnje. Treba je opozoriti, da ko je Vernadsky kot mineralog pisal o geološki dejavnosti človeka, še ni uporabljal pojmov "noosfera" in celo "biosfera". O nastanku noosfere na Zemlji je najbolj podrobno pisal v svojem nedokončanem delu "Znanstvena misel kot planetarni fenomen", vendar predvsem z vidika zgodovine znanosti.

Kaj je torej noosfera: utopija ali resnična strategija preživetja? Dela Vernadskega omogočajo bolj vsebinski odgovor na zastavljeno vprašanje, saj kažejo na številne posebne pogoje, potrebne za nastanek in obstoj noosfere. Navajamo te pogoje:

1. človeška poselitev celotnega planeta;

2. dramatičen preobrat v komunikacijskih sredstvih in izmenjavi med državami;

3. krepitev vezi, tudi političnih, med vsemi državami na Zemlji;

4. začetek prevlade geološke vloge človeka nad drugimi geološkimi procesi, ki se dogajajo v biosferi;

5. širjenje meja biosfere in dostop do vesolja;

6. odkrivanje novih virov energije;

7. enakopravnost ljudi vseh ras in veroizpovedi;

8. večanje vloge ljudstva pri reševanju vprašanj zunanje in notranje politike;

9. svoboda znanstvene misli in znanstvenega raziskovanja pred pritiskom verskih, filozofskih in političnih konstruktov ter ustvarjanje v državnem sistemu ugodnih pogojev za svobodno znanstveno misel;

10. premišljen sistem javnega šolstva in dvig blaginje delavcev. Ustvarjanje prave priložnosti za preprečevanje podhranjenosti in lakote, revščine ter močno zmanjšanje bolezni;

11. razumno preobrazbo prvobitne narave Zemlje, da bo sposobna zadovoljevati vse materialne, estetske in duhovne potrebe številčno naraščajočega prebivalstva;

12.izključitev vojn iz življenja družbe.

7. Vloga človeškega dejavnika v razvoju biosfere.

Osrednja tema doktrine noosfere je enotnost biosfere in človeštva. Vernadsky v svojih delih razkriva korenine te enotnosti, pomen organizacije biosfere v razvoju človeštva. To nam omogoča, da razumemo mesto in vlogo zgodovinskega razvoja človeštva v evoluciji biosfere, vzorce njenega prehoda v noosfero.

Ena od ključnih idej, na katerih temelji teorija o noosferi Vernadskega, je, da človek ni samozadostno živo bitje, ki živi ločeno po svojih zakonih, sobiva v naravi in ​​je njen del. Ta enotnost je predvsem posledica funkcionalne kontinuitete okolja in človeka, ki jo je poskušal prikazati Vernadsky kot biogeokemik. Samo človeštvo je naravni pojav in naravno je, da vpliv biosfere ne vpliva le na okolje življenja, temveč tudi na način razmišljanja.

Na človeka pa ne vpliva le narava, obstajajo tudi povratne informacije. Poleg tega ni površinska, odraža fizični vpliv človeka na okolje, je veliko globlja. To dokazuje dejstvo, da so planetarne geološke sile v zadnjem času postale opazno bolj aktivne. »...vedno jasneje vidimo delovanje geoloških sil okoli nas. To je skoraj po naključju sovpadlo s prodorom v znanstveno zavest prepričanja o geološkem pomenu Homo sapiensa, z identifikacijo novega stanja biosfere - noosfere - in je ena od oblik njenega izražanja. Povezana je seveda predvsem z razjasnitvijo naravoslovnega dela in mišljenja znotraj biosfere, kjer ima glavno vlogo živa snov.« Tako se je v zadnjem času refleksija živih bitij na okoliško naravo močno spremenila. Zahvaljujoč temu se proces evolucije prenese na področje mineralov. Tla, voda in zrak se dramatično spreminjajo. To pomeni, da se je sam razvoj vrst spremenil v geološki proces, saj se je v procesu evolucije pojavila nova geološka sila. Vernadsky je zapisal: "Razvoj vrst prehaja v razvoj biosfere."

Vernadsky je videl neizogibnost noosfere, pripravljene tako z razvojem biosfere kot z zgodovinskim razvojem človeštva. Z vidika noosferskega pristopa se sodobne bolečine v razvoju svetovne civilizacije vidijo drugače. Barbarski odnos do biosfere, grožnja globalne okoljske katastrofe, proizvodnja sredstev za množično uničevanje - vse to bi moralo imeti minljiv pomen. Vprašanje radikalnega obrata k izvoru življenja, k organizaciji biosfere v sodobnih razmerah bi moralo zveneti kot alarm, poziv k razmišljanju in delovanju v biosferi - planetarni vidik.

8. Ekološki problemi biosfere.

Okoljski problemi biosfere so učinek tople grede, tanjšanje ozonskega plašča, množično krčenje gozdov, ki moti proces kroženja kisika in ogljika v biosferi, odpadki iz proizvodnje, kmetijstva, proizvodnje energije (hidroelektrarne povzročajo škodo naravi in ​​ljudem). - poplavljanje velikih površin za rezervoarje, nepremostljive ovire na selitvenih poteh anadromnih in polanadromnih rib, ki se dvignejo na drstenje v zgornjem toku rek, pride do stagnacije vode, upočasnitve toka, kar vpliva na življenje vseh živih bitja, ki živijo v reki in ob reki; lokalno povečanje vode vpliva na tla rezervoarja, kar povzroči poplave, močvirje, obalno erozijo in zemeljske plazove; obstaja nevarnost jezov na območjih z visoko seizmičnostjo). Vse to vodi v globalno okoljsko krizo in zahteva takojšen prehod na racionalno ravnanje z okoljem.

9. Ohranjanje narave in možnosti smotrnega ravnanja z okoljem.

Edini izhod iz situacije je racionalna raba naravnih virov.

Splošni cilj upravljanja z naravnimi viri je najti najboljše ali optimalne načine za izkoriščanje naravnih in umetnih (npr. kmetijskih) ekosistemov. Izkoriščanje se nanaša na nabiranje in vpliv nekaterih vrst gospodarske dejavnosti na pogoje obstoja biogeocenoz.

Reševanje problema ustvarjanja optimalnega sistema upravljanja z naravnimi viri je bistveno zapleteno zaradi prisotnosti ne enega, ampak številnih kriterijev optimizacije. Sem spadajo: doseganje največjega donosa, zmanjšanje proizvodnih stroškov, ohranjanje naravne krajine, ohranjanje vrstne pestrosti skupnosti, zagotavljanje čistega okolja, ohranjanje normalnega delovanja ekosistemov in njihovih kompleksov.

Varstvo okolja in obnova naravnih virov morata vključevati:

n racionalna strategija zatiranja škodljivcev, poznavanje in skladnost z agrotehničnimi tehnikami, odmerki mineralnih gnojil, dobro poznavanje ekoloških agrocenoz in procesov, ki se pojavljajo v njih, pa tudi na njihovih mejah z naravnimi sistemi;

n izboljšanje tehnologije in pridobivanje naravnih virov;

n najbolj popolno in celovito pridobivanje vseh uporabnih sestavin iz nahajališča;

n melioracija zemljišč po uporabi nahajališč;

n varčna in brezodpadna poraba surovin v proizvodnji;

n globinsko čiščenje in tehnologije za izrabo proizvodnih odpadkov;

n recikliranje materialov, potem ko izdelki niso več v uporabi;

n uporaba tehnologij, ki omogočajo pridobivanje razpršenih mineralov;

n uporaba naravnih in fosilnih nadomestkov za redke mineralne spojine;

n zaprti proizvodni cikli (razvoj in uporaba);

n uporaba energetsko varčnih tehnologij;

n razvoj in uporaba novih okolju prijaznih virov energije.

Na splošno bi morali cilji varstva okolja in obnove naravnih virov vključevati:

n lokalno in globalno logično spremljanje, tj. merjenje in nadzor stanja najpomembnejših lastnosti okolja, koncentracije škodljivih snovi v ozračju, vodah, tleh;

n obnova in zaščita gozdov pred požari, škodljivci, boleznimi;

n širitev in povečanje števila rezervatov, območij referenčnih ekosistemov, edinstvenih naravnih kompleksov;

n varstvo in vzgoja redkih vrst rastlin in živali;

n široka izobrazba in okoljska vzgoja prebivalstva;

n mednarodno sodelovanje na področju varstva okolja.

Takšno aktivno delovanje na vseh področjih človekovega delovanja za oblikovanje odnosa do narave, razvoj smotrne rabe naravnih virov in okolju prijaznih tehnologij prihodnosti bo lahko rešilo okoljske probleme današnjega časa in prešlo v harmonično sodelovanje z naravo. .

Dandanes postaja potrošniški odnos do narave, odvzem njenih virov brez ukrepov za njihovo obnovo stvar preteklosti. Problem racionalne rabe naravnih virov in varstva narave pred uničujočimi posledicami človekove gospodarske dejavnosti postaja vse pomembnejši na nacionalni ravni.

Ohranjanje narave in smotrno gospodarjenje z okoljem je kompleksen problem, njegova rešitev pa je odvisna tako od doslednega izvajanja državnih ukrepov za ohranjanje ekosistemov kot tudi od širjenja znanstvenih spoznanj, ki jih družba stroškovno učinkovito in donosno financira sama. dobro počutje.

Za škodljive snovi v ozračju so zakonsko določene mejne dovoljene koncentracije, ki ne povzročajo opaznejših posledic za človeka. Da bi preprečili onesnaževanje zraka, so bili razviti ukrepi za zagotovitev pravilnega zgorevanja goriva, prehod na plinificirano centralno ogrevanje in namestitev čistilnih naprav v industrijskih podjetjih. Poleg zaščite zraka pred onesnaženjem čistilne naprave omogočajo prihranek surovin in vrnitev številnih dragocenih izdelkov v proizvodnjo. Na primer, zajemanje žvepla iz sproščenih plinov omogoča povečanje proizvodnje žveplove kisline; zajemanje cementa prihrani proizvodnjo, ki je enaka produktivnosti več tovarn. V talilnicah aluminija namestitev filtrov na cevi preprečuje izpust fluorida v ozračje. Poleg izgradnje čistilnih naprav poteka iskanje tehnologije, s katero bi zmanjšali nastajanje odpadkov. Istemu cilju služi izboljšanje zasnove avtomobilov in prehod na druge vrste goriva (utekočinjeni plin, etilni alkohol), pri zgorevanju katerih nastaja manj škodljivih snovi. Za premikanje po mestu se razvija avto z električnim motorjem. Pravilna ureditev mesta in zelenih površin je velikega pomena. Drevesa čistijo zrak iz tekočih in trdnih delcev (aerosolov) v njem in absorbirajo škodljive pline. Na primer, žveplov dioksid dobro absorbirajo topol, lipa, javor, konjski kostanj, fenole - lila, murva in bezeg.

Gospodinjska in industrijska odpadna voda je podvržena mehanskemu, fizikalnemu in biološkemu čiščenju. Biološka obdelava vključuje uničenje raztopljenih organskih snovi z mikroorganizmi. Voda teče skozi posebne rezervoarje, ki vsebujejo samo tako imenovano aktivno blato, ki vključuje mikroorganizme, ki oksidirajo fenole, maščobne kisline, alkohole, ogljikovodike itd.

Čiščenje odpadne vode ne reši vseh težav. Zato vse več podjetij prehaja na novo tehnologijo - zaprt cikel, v katerem se prečiščena voda ponovno vnese v proizvodnjo. Novi tehnološki procesi omogočajo več desetkrat zmanjšanje količine vode, potrebne za industrijske namene.

Varstvo tal je predvsem preprečevanje neproduktivnega zapravljanja organskih virov pri njihovi integrirani rabi. Na primer, veliko premoga se izgubi v podzemnih požarih, vnetljiv plin pa zgori v baklah na naftnih poljih. Razvoj tehnologije za kompleksno pridobivanje kovin iz rud omogoča pridobivanje dodatnih dragocenih elementov, kot so titan, kobalt, volfram, molibden itd.

Za povečanje kmetijske produktivnosti sta zelo pomembna pravilna kmetijska tehnika in izvajanje posebnih ukrepov za zaščito tal. Na primer, boj proti grapam se uspešno izvaja s sajenjem rastlin - dreves, grmovnic, trav. Rastline varujejo tla pred izpiranjem in zmanjšujejo hitrost pretoka vode. Gojenje grap omogoča njihovo uporabo v gospodarske namene. Setev amorfe, uvožene iz Amerike, ki ima močan koreninski sistem, ne le učinkovito preprečuje izgubo zemlje: rastlina sama daje fižol z visoko hranilno vrednostjo. Raznolikost nasadov in poljščin vzdolž grape prispeva k oblikovanju obstojnih biocenoz. Ptice se naselijo v goščavi, kar ni majhnega pomena za zatiranje škodljivcev. Zaščitni gozdni nasadi v stepah preprečujejo vodno in vetrno erozijo polj. Razvoj bioloških metod zatiranja škodljivcev omogoča zmanjšanje uporabe pesticidov v kmetijstvu. Trenutno potrebuje zaščito 2000 rastlinskih vrst, 236 vrst sesalcev in 287 vrst ptic. Mednarodna zveza za varstvo narave je ustanovila posebno Rdečo knjigo, ki vsebuje podatke o ogroženih vrstah in daje priporočila za njihovo ohranitev. Številne ogrožene živalske vrste so zdaj ponovno počivšale. To velja za losa, sajgo, čapljo in gago.

Ohranjanje flore in favne je olajšano z organizacijo naravnih rezervatov in svetišč. Poleg varovanja redkih in ogroženih vrst rezervati služijo kot osnova za udomačitev divjih živali z dragocenimi gospodarskimi lastnostmi. Naravni rezervati so tudi središča za ponovno naselitev živali, ki so izginile na tem območju, in pomagajo bogatiti lokalno favno. Severnoameriški pižmovka se je uspešno ukoreninila v Rusiji in zagotavlja dragoceno krzno. V težkih razmerah Arktike se mošusni vol, uvožen iz Kanade in Aljaske, uspešno razmnožuje. Število bobrov, ki so v začetku stoletja skoraj izginili, je obnovljeno.

Podobnih primerov je veliko. Kažejo, da skrb za naravo, ki temelji na poglobljenem poznavanju biologije rastlin in živali, le-to ne ohranja, temveč zagotavlja tudi pomemben ekonomski učinek.

Mnogi verjamejo, da je treba naravo varovati samo zaradi njenih dejanskih ali potencialnih koristi za ljudi, kar se imenuje antropocentrični (na človeka osredotočeni) pogled na svet. Nekateri ljudje se zavzemajo za biocentrični pogled na svet in so prepričani, da ni vredno človeka pospeševati izumrtje katere koli vrste, saj človek ni nič pomembnejši od drugih vrst na zemlji. "Človek nima večvrednosti nad drugimi vrstami, saj je vse nečimrnost nečimrnosti," verjamejo. Drugi zavzemajo ekocentrično (centralno-ekosistemsko) stališče in verjamejo, da so upravičena le tista dejanja, ki so namenjena ohranjanju zemeljskih sistemov za vzdrževanje življenja.

ZAKLJUČEK.

Tako vidimo, da so prisotni vsi tisti specifični znaki, vsi ali skoraj vsi pogoji, ki jih je V. I. Vernadsky navedel, da bi razlikoval noosfero od prej obstoječih stanj biosfere. Proces njegovega nastajanja je postopen in verjetno nikoli ne bo mogoče natančno navesti leta ali celo desetletja, od katerega se lahko šteje, da je prehod biosfere v noosfero končan. Seveda se lahko mnenja o tem vprašanju razlikujejo. F. T. Yanshina piše: "Učenje akademika V. I. Vernadskega o prehodu biosfere v noosfero ni utopija, ampak resnična strategija za preživetje in doseganje razumne prihodnosti za vse človeštvo." Nekoliko drugače meni R. K. Balandin: »Biosfera se ne premakne na višjo raven kompleksnosti, popolnosti, ampak se poenostavlja, onesnažuje, degradira (nezaslišana stopnja izumiranja vrst, uničevanje gozdnih območij, strašna erozija tal ...) .Prehaja na nižjo raven, torej v njej najbolj aktivna transformacijska in regulacijska sila postane tehno-substanca, skupek tehničnih sistemov, s pomočjo katerih človek – večinoma nehote – spreminja celotno področje življenja.« Sam Vernadsky, ko je opazil nezaželene, uničujoče posledice človekovega upravljanja na Zemlji, jih je štel za nekaj stroškov. Verjel je v človeški um, humanizem znanstvene dejavnosti, zmagoslavje dobrote in lepote. Nekatere stvari je sijajno predvidel, glede drugih pa se je morda zmotil. Noosfero je treba sprejeti kot simbol vere, kot ideal razumnega človekovega poseganja v biosferne procese pod vplivom znanstvenih dosežkov. Vanjo moramo verjeti, upati na njen prihod in ustrezno ukrepati.

BIBLIOGRAFIJA:

1. Chernova N.M., Bylova A.M., Ekologija. Učbenik za pedagoške zavode, M., Prosveshchenie, 1988;

2. Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ekologija, M., Založba Bustard, 1995;

3. Splošna biologija. Referenčni materiali, Sestavil V. V. Zakharov, M., Založba Bustard, 1995.

4. “Vernadsky V.I.: O temeljni materialni in energijski razliki med živimi in inertnimi telesi biosfere.” // “Vladimir Vernadsky: Biografija. Izbrana dela. Spomini sodobnikov. Sodbe potomcev.« Comp. G.P.Aksenov. - M.: Sovremennik, 1993.

5. V.I. Vernadsky "Razmišljanja naravoslovca. - Znanstvena misel kot planetarni pojav." M., Nauka, 1977. "Študij življenjskih pojavov in nova fizika", 1931; Biogeokemični eseji. M.-L., založba Akademije znanosti ZSSR, 1940

6. sob. "Biosfera" Art. "Nekaj ​​besed o noosferi" M., Mysl, 1967.

7. "V.I. Vernadsky. Materiali za biografijo" M., založba "Mlada garda", 1988.

8. Lapo A.V. "Sledi preteklih biosfer." - Moskva, 1979.

POGLAVJE 1. Uvod 2. Analitični del 2.1. Struktura biosfere..................................................... ......................................................... 4 2.2. Razvoj biosfere..................................................... ..... .....

Interakcija populacij določa naravo delovanja naslednje, višje ravni organizacije živih bitij - biotske skupnosti ali biocenoze. Spodaj biocenoza se nanaša na biološki sistem, ki je skupek populacij različnih vrst, ki sobivajo v prostoru in času. Cilj preučevanja skupnosti je ugotoviti, kako se vzdržuje njihov trajnostni obstoj in kakšen vpliv imajo biotske interakcije in okoljske razmere na spremembe v skupnostih.

Združba, ekosistem, biogeocenoza, biosfera

Združba (biocenoza) je skupek organizmov različnih vrst, ki dalj časa sobivajo v določenem prostoru in predstavljajo ekološko enoto. Tako kot populacija ima tudi skupnost lastne lastnosti (in kazalnike), ki so neločljivo povezani z njo kot celoto. Lastnosti združbe so stabilnost (sposobnost prenašanja zunanjih vplivov), produktivnost (sposobnost proizvajanja žive snovi). Indikatorji združbe so značilnosti njene sestave (vrstna pestrost, struktura prehranjevalne mreže), razmerje posameznih skupin organizmov. Ena glavnih nalog ekologije je razjasniti razmerja med lastnostmi in sestavo združbe, ki se pojavljajo ne glede na to, katere vrste so vanjo vključene.

Ekosistem je druga ekološka kategorija; je vsaka skupnost živih bitij, skupaj s svojim fizičnim habitatom, ki deluje kot enotna celota. Primer ekosistema je ribnik, ki vključuje skupnost hidrobiontov, fizikalne lastnosti in kemično sestavo vode, značilnosti topografije dna, sestavo in strukturo tal, atmosferski zrak v interakciji s površino vode in sončno sevanje. V ekosistemih poteka stalna izmenjava energije in snovi med živo in neživo naravo. Ta izmenjava je trajnostna. Elementi žive in nežive narave so v stalnem medsebojnem delovanju.

Ekosistem je zelo širok koncept in velja tako za naravne komplekse (na primer tundra, ocean) kot za umetne (na primer akvarij). Zato se za označevanje osnovnega naravnega ekosistema v ekologiji uporablja izraz "biogeocenoza".

Biogeocenoza je zgodovinsko uveljavljen niz živih organizmov (biocenoza) in abiotskega okolja, skupaj z območjem zemeljskega površja, ki ga zasedajo. Meja biogeocenoze je vzdolž meje rastlinske združbe (fitocenoze) - najpomembnejše sestavine vsake biogeocenoze. Za vsako biogeocenozo je značilna lastna vrsta izmenjave snovi in ​​energije.

Biogeocenoza je sestavni del naravne krajine in osnovna bioteritorialna enota biosfere. Klasifikacija naravnih ekosistemov pogosto temelji na značilnih ekoloških značilnostih habitatov, pri čemer izpostavljamo združbe morskih obal ali polic, jezer ali ribnikov, poplavnih ali gorskih travnikov, kamnitih ali peščenih puščav, gorskih gozdov, estuarijev (ustja velikih rek), itd. Vsi naravni ekosistemi (biogeocenoze) so med seboj povezani in skupaj tvorijo živo lupino Zemlje, ki jo lahko štejemo za največji ekosistem - biosfero.

Delovanje ekosistema

Energija v ekosistemih. Ekosistem je skupek živih organizmov, ki med seboj in z okoljem nenehno izmenjujejo energijo, snov in informacije. Najprej razmislimo o procesu izmenjave energije. Energija je definirana kot sposobnost proizvajanja dela. Lastnosti energije opisujejo zakoni termodinamike.

Prvi zakon (zakon) termodinamike oziroma zakon o ohranitvi energije pravi, da lahko energija prehaja iz ene oblike v drugo, vendar ne izgine ali nastane na novo. Drugi zakon (zakon) termodinamike oziroma zakon entropije pravi, da lahko v zaprtem sistemu entropija samo narašča. V zvezi z energijo v ekosistemih je primerna naslednja formulacija: procesi, povezani z energetskimi transformacijami, se lahko pojavijo spontano le pod pogojem, da energija prehaja iz koncentrirane oblike v razpršeno, to je, da se razgradi.

Entropija je merilo količine energije, ki postane nedosegljiva za uporabo, ali drugače merilo spremembe vrstnega reda, do katere pride med razgradnjo energije. Višji kot je sistem, manjša je njegova entropija. Tako vsak živi sistem, vključno z ekosistemom, ohranja svojo življenjsko aktivnost zaradi, prvič, prisotnosti v okolju presežka proste energije (energije Sonca); drugič, sposobnost, da zaradi zasnove njegovih sestavnih delov zajame in koncentrira to energijo ter jo ob uporabi razprši v okolje. Tako najprej zajemanje in nato koncentriranje energije s prehodom iz ene trofične ravni v drugo zagotavlja povečanje urejenosti in organiziranosti živega sistema, to je zmanjšanje njegove entropije.

Energija in produktivnost ekosistemov.Življenje v ekosistemu se torej ohranja zaradi stalnega prehajanja energije skozi živo snov, ki se prenaša z ene trofične ravni na drugo; Obenem poteka nenehna transformacija energije iz ene oblike v drugo. Poleg tega se med transformacijami energije del le-te izgubi v obliki toplote. Potem se postavlja vprašanje, v kakšnih kvantitativnih razmerjih in razmerjih naj bodo med seboj člani združbe različnih trofičnih nivojev v ekosistemu, da bi zadovoljili svoje energetske potrebe?

Celotna zaloga energije je skoncentrirana v masi organske snovi – biomase, zato je intenzivnost nastajanja in uničenja organske snovi na posamezni ravni določena s prehodom energije skozi ekosistem (biomaso lahko vedno izrazimo v energijskih enotah). Hitrost nastajanja organske snovi imenujemo produktivnost. Obstajata primarna in sekundarna produktivnost. V vsakem ekosistemu se biomasa tvori in uničuje, ti procesi pa so v celoti določeni z življenjem nižje trofične ravni - proizvajalcev. Vsi drugi organizmi porabljajo samo organsko snov, ki so jo že ustvarile rastline, zato celotna produktivnost ekosistema ni odvisna od njih. Visoke stopnje proizvodnje biomase so opažene v naravnih in umetnih ekosistemih, kjer so abiotski dejavniki ugodni, še posebej, ko se dodatna energija dobavlja od zunaj, kar zmanjšuje lastne stroške sistema za vzdrževanje življenja.

Ta dodatna energija je lahko v različnih oblikah: na primer na obdelanem polju – v obliki energije fosilnih goriv in dela, ki ga opravijo ljudje ali živali. Za zagotavljanje energije vsem posameznikom združbe živih organizmov v ekosistemu je torej potrebno določeno kvantitativno razmerje med proizvajalci, porabniki različnih redov, detritivori in razkrojevalci. Vendar pa za življenjsko aktivnost katerega koli organizma in s tem sistema kot celote samo energija ni dovolj, temveč morajo prejeti različne mineralne sestavine, elemente v sledovih in organske snovi, potrebne za gradnjo molekul žive snovi.

Kroženje elementov v ekosistemu

Od kod izvirajo sestavine, potrebne za izgradnjo organizma v živi snovi? V prehranjevalno verigo jih dobavljajo isti proizvajalci. Iz prsti črpajo anorganske minerale in vodo, iz zraka CO2, iz glukoze, ki nastane pri fotosintezi, pa s pomočjo hranilnih snovi naprej gradijo kompleksne organske molekule – ogljikove hidrate, beljakovine, lipide, nukleinske kisline, vitamine itd. Da so potrebni elementi na voljo živim organizmom, morajo biti na voljo ves čas. V tem razmerju se uresničuje zakon o ohranitvi snovi. Primerno ga je formulirati na naslednji način: atomi v kemičnih reakcijah nikoli ne izginejo, se ne oblikujejo ali preoblikujejo drug v drugega; le preurejajo se v različne molekule in spojine (hkrati se energija absorbira ali sprošča).

Zaradi tega se atomi lahko uporabljajo v najrazličnejših spojinah in njihova zaloga ni nikoli izčrpana. Prav to se dogaja v naravnih ekosistemih v obliki ciklov elementov. V tem primeru ločimo dva cikla: velik (geološki) in majhen (biotski). Kroženje vode je eden največjih procesov na površju sveta. Ima pomembno vlogo pri povezovanju geoloških in biotskih ciklov. V biosferi voda nenehno prehaja iz enega agregatnega stanja v drugo in tvori majhne in velike cikle. Izhlapevanje vode s površine oceana, kondenzacija vodne pare v ozračju in padavine na površini oceana tvorijo majhen cikel. Če vodno paro prenašajo zračni tokovi na kopno, postane cikel veliko bolj zapleten. V tem primeru del padavin izhlapi in gre nazaj v ozračje, drugi napaja reke in rezervoarje, vendar se na koncu ponovno vrne v ocean z rečnim in podzemnim odtokom, s čimer se zaključi veliki krog.

Pomembna lastnost vodnega kroga je, da v interakciji z litosfero, ozračjem in živo snovjo povezuje vse dele hidrosfere: ocean, reke, vlago v tleh, podtalnico in atmosfersko vlago. Voda je najpomembnejša sestavina vseh živih bitij. Podzemna voda, ki prodira skozi rastlinsko tkivo med procesom transpiracije, vnaša mineralne soli, potrebne za življenje samih rastlin. Če povzamemo zakonitosti delovanja ekosistemov, še enkrat oblikujmo njihove glavne določbe: 1) naravni ekosistemi obstajajo zaradi brezplačne sončne energije, ki ne onesnažuje okolja, katere količina je pretirana in relativno stalna;
2) prenos energije in snovi skozi združbo živih organizmov v ekosistemu poteka vzdolž prehranjevalne verige; vse vrste živih bitij v ekosistemu delimo glede na funkcije, ki jih opravljajo v tej verigi, na proizvajalce, konzumente, detritivore in razkrojevalce – to je biotska struktura združbe; kvantitativno razmerje med številom živih organizmov med trofičnimi nivoji odraža trofično strukturo združbe, ki določa hitrost prehajanja energije in snovi skozi združbo, to je produktivnost ekosistema; 3) naravni ekosistemi zaradi svoje biotske strukture ohranjajo stabilno stanje za nedoločen čas, ne da bi trpeli zaradi izčrpavanja virov in onesnaženja z lastnimi odpadki; pridobivanje virov in odstranjevanje odpadkov poteka v ciklu vseh elementov.

Vpliv človeka na ekosistem

Vpliv človeka na naravno okolje lahko obravnavamo z različnih vidikov, odvisno od namena preučevanja te problematike. Z ekološkega vidika je zanimivo obravnavati človekov vpliv na ekološke sisteme z vidika skladnosti ali protislovja človekovih dejanj z objektivnimi zakonitostmi delovanja naravnih ekosistemov. Glede na pogled na biosfero kot globalni ekosistem vsa raznolikost človekovih dejavnosti v biosferi vodi do sprememb v: sestavi biosfere, ciklih in ravnovesju njenih sestavnih snovi; energijska bilanca biosfere; biota. Smer in obseg teh sprememb sta tolikšna, da jih je človek sam poimenoval ekološka kriza.

Za sodobno okoljsko krizo so značilne naslednje manifestacije: postopna sprememba podnebja planeta zaradi sprememb v ravnotežju plinov v ozračju, splošnih in lokalnih (nad poli, posamezna kopna območja); uničenje biosferskega ozonskega zaslona; onesnaženje. svetovnega oceana s težkimi kovinami, kompleksnimi organskimi spojinami, naftnimi derivati, radioaktivnimi snovmi, nasičenost voda z ogljikovim dioksidom, plinska motnja naravnih ekoloških povezav med oceanskimi in kopenskimi vodami zaradi gradnje jezov na rekah, ki povzročajo spremembe trdnega odtoka, drstitvenih poti itd. onesnaženje ozračja s tvorbo kislih padavin, zelo strupenih snovi kot posledica kemičnih in fotokemičnih reakcij; onesnaženje kopenskih voda, vključno z rečnimi vodami, ki se uporabljajo za oskrbo s pitno vodo, z zelo strupenimi snovmi, vključno z dioksini, težkimi kovinami, fenoli; dezertifikacija planeta; degradacija plasti tal; zmanjšanje površine rodovitnih zemljišč; primerna za kmetijstvo; radioaktivna kontaminacija določenih ozemelj zaradi odlaganja radioaktivnih odpadkov, nesreč, ki jih povzroči človek itd. kopičenje gospodinjskih smeti in industrijskih odpadkov na površini zemlje, zlasti praktično nerazgradljive plastike; zmanjšanje površine tropskih in severnih gozdov, kar vodi do neravnovesja atmosferskih plinov, vključno z zmanjšanjem koncentracije kisika v planetu ozračje, onesnaženje podzemlja, vključno s podtalnico, zaradi česar so neprimerne za oskrbo z vodo in ogrožajo še malo proučeno življenje v litosferi, množično in hitro, plazovito izginjanje vrst žive snovi, propadanje življenjskega okolja v naseljenih območjih. , predvsem urbanizirana območja; splošno izčrpanost in pomanjkanje naravnih virov za razvoj človeštva; sprememba velikosti, energetske in biogeokemične vloge organizmov; reorganizacija prehranjevalnih verig, množično razmnoževanje posameznih vrst organizmov, motnje v hierarhiji ekosistemov, povečanje sistemske enotnosti na planetu.



Biosfera (iz grščine bios - življenje, sphaira - krogla)- lupina planeta Zemlje, v kateri je prisotno življenje. Razvoj izraza "biosfera" je povezan z angleškim geologom Eduardom Suessejem in ruskim znanstvenikom V.I. Vernadskim. Biosfera skupaj z litosfero, hidrosfero in atmosfero tvori štiri glavne lupine Zemlje.

Izvor izraza "biosfera"

Izraz "biosfera" je prvi skoval geolog Eduard Suess leta 1875 za označevanje prostora na zemeljski površini, kjer obstaja življenje. Popolnejšo definicijo pojma "biosfera" je predlagal V.I. Vernadsky. Bil je prvi, ki je življenju dodelil prevladujočo vlogo transformativne sile našega planeta, pri čemer je upošteval življenjsko aktivnost organizmov tako v sedanjosti kot v preteklosti. Geokemiki opredeljujejo izraz "biosfera" kot celotno vsoto živih organizmov ("biomasa" ali "biota", kot jo imenujejo biologi in ekologi).

Meje biosfere

Vsak delček planeta, od polarnih ledenih pokrovov do ekvatorja, je naseljen z živimi organizmi. Nedavni napredek na področju mikrobiologije je pokazal, da mikroorganizmi živijo globoko pod zemeljskim površjem in morda njihova skupna biomasa presega biomaso vseh rastlinskih in živalskih vrst na zemeljskem površju.

Trenutno dejanskih meja biosfere ni mogoče izmeriti. Običajno večina vrst ptic leti na nadmorski višini med 650 in 1800 metri, ribe pa so bile najdene kar 8372 metrov globoko v Portoriškem jarku. Obstajajo pa tudi bolj ekstremni primeri življenja na planetu. Afriški jastreb ali Rüpplov jastreb je bil viden na nadmorski višini več kot 11.000 metrov, gorske gosi se običajno selijo na nadmorsko višino najmanj 8.300 metrov, divji jakovi živijo v gorskih predelih Tibeta na nadmorski višini približno 3.200 - 5.400 metrov. ravni, gorske koze pa živijo na nadmorski višini do 3000 metrov.

Mikroskopski organizmi so sposobni živeti tudi v ekstremnejših razmerah in če jih upoštevamo, je debelina biosfere veliko večja, kot smo si predstavljali. Nekatere mikroorganizme so odkrili v zgornjih plasteh Zemljine atmosfere na nadmorski višini 41 km. Malo verjetno je, da so mikrobi aktivni na nadmorskih višinah, kjer sta temperatura in zračni tlak izjemno nizka in je ultravijolično sevanje zelo intenzivno. Najverjetneje so jih v zgornje plasti atmosfere prenesli vetrovi ali vulkanski izbruhi. Prav tako so enocelične oblike življenja našli v najglobljem delu Marianskega jarka na globini 11.034 metrov.

Kljub vsem navedenim primerom skrajnosti življenja je na splošno plast zemeljske biosfere tako tanka, da jo lahko primerjamo z jabolčno lupino.

Zgradba biosfere

Biosfera je organizirana v hierarhično strukturo, v kateri posamezni organizmi tvorijo populacije. Več med seboj povezanih populacij sestavlja biocenozo. Združbe živih organizmov (biocenoza), ki živijo v določenih fizičnih habitatih (biotopu), tvorijo ekosistem. je skupina živali, rastlin in mikroorganizmov, ki delujejo med seboj in s svojim okoljem tako, da zagotavljajo svoj obstoj. Zato je ekosistem funkcionalna enota trajnosti življenja na Zemlji.

Izvor biosfere

Biosfera obstaja približno 3,5-3,7 milijarde let. Prve oblike življenja so bili prokarionti – enocelični živi organizmi, ki so lahko živeli brez kisika. Nekateri prokarionti so razvili edinstven kemični proces, ki ga poznamo kot . Sončno svetlobo so lahko uporabili za izdelavo preprostega sladkorja in kisika iz vode in ogljikovega dioksida. Ti fotosintetični mikroorganizmi so bili tako številni, da so korenito preoblikovali biosfero. V daljšem časovnem obdobju se je iz mešanice kisika in drugih plinov oblikovala atmosfera, ki bi lahko podpirala novo življenje.

Dodatek kisika v biosfero je omogočil hiter razvoj kompleksnejših oblik življenja. Pojavilo se je na milijone različnih rastlin in živali, ki so jedle rastline in druge živali. razvil za razgradnjo mrtvih živali in rastlin.

Zahvaljujoč temu je biosfera naredila velik preskok v svojem razvoju. Razpadli ostanki mrtvih rastlin in živali so sproščali hranila v prst in ocean, ki so jih rastline ponovno absorbirale. Ta izmenjava energije je omogočila, da je biosfera postala samozadostni in samoregulacijski sistem.

Vloga fotosinteze v razvoju življenja

Biosfera je edinstvena v svoji vrsti. Do sedaj ni bilo znanstvenih dejstev, ki bi potrjevala obstoj življenja na drugih mestih v vesolju. Življenje na Zemlji obstaja po zaslugi Sonca. Ko je izpostavljen energiji sončne svetlobe, pride do procesa, imenovanega fotosinteza. Zaradi fotosinteze rastline, nekatere vrste bakterij in praživali pod vplivom svetlobe pretvorijo ogljikov dioksid v kisik in organske spojine, kot je sladkor. Velika večina živalskih, glivičnih, rastlinskih in bakterijskih vrst je neposredno ali posredno odvisna od fotosinteze.

Dejavniki, ki vplivajo na biosfero

Obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na biosfero in naše življenje na Zemlji. Obstajajo globalni dejavniki, kot je razdalja med Zemljo in Soncem. Če bi bil naš planet bližje ali dlje od Sonca, bi bila Zemlja prevroča ali prehladna za nastanek življenja. Pomemben dejavnik, ki vpliva na podnebje planeta, je tudi kot naklona zemeljske osi. Letni časi in sezonske podnebne spremembe so neposredna posledica nagiba Zemlje.

Pomemben vpliv na biosfero imajo tudi lokalni dejavniki. Če pogledate določeno območje Zemlje, lahko vidite vpliv podnebja, dnevnega vremena, erozije in življenja samega. Ti majhni dejavniki nenehno spreminjajo prostor in živi organizmi se morajo ustrezno odzvati in se prilagajati spremembam v svojem okolju. Čeprav lahko ljudje nadzorujejo večino svojega neposrednega okolja, so še vedno občutljivi na naravne nesreče.

Najmanjši dejavnik, ki vpliva na videz biosfere, so spremembe, ki se dogajajo na molekularni ravni. Reakcije oksidacije in redukcije lahko spremenijo sestavo kamnin in organskih snovi. Obstaja tudi biološka razgradnja. Drobni organizmi, kot so bakterije in glive, so sposobni predelovati tako organske kot anorganske materiale.

Biosferni rezervati

Ljudje imamo pomembno vlogo pri ohranjanju izmenjave energije v biosferi. Na žalost je naš vpliv na biosfero pogosto negativen. Na primer, ravni kisika v ozračju se zmanjšujejo in ravni ogljikovega dioksida naraščajo, ker ljudje prekomerno kurijo fosilna goriva, razlitja nafte in izpusti industrijskih odpadkov v ocean pa povzročajo ogromno škodo hidrosferi. Prihodnost biosfere je odvisna od tega, kako ljudje komunicirajo z drugimi živimi bitji.

V začetku sedemdesetih let prejšnjega stoletja so Združeni narodi ustanovili projekt Človek in biosfera (MAB), ki spodbuja trajnostni, uravnotežen razvoj. Trenutno je po svetu na stotine biosfernih rezervatov. Prvi biosferni rezervat je bil ustanovljen v Yangambiju v Demokratični republiki Kongo. Yangambi se nahaja v rodovitnem porečju reke Kongo in je dom približno 32.000 vrstam dreves in živali, vključno z endemičnimi vrstami, kot sta gozdni slon in prašič z ušesi. Biosferni rezervat Yangambi podpira pomembne dejavnosti, kot so trajnostno kmetijstvo, lov in ekstrakcija.

Zunajzemeljske biosfere

Do sedaj biosfera zunaj Zemlje ni bila odkrita. Zato obstoj zunajzemeljskih biosfer ostaja hipotetičen. Po eni strani mnogi znanstveniki menijo, da je življenje na drugih planetih malo verjetno, in če nekje obstaja, je najverjetneje v obliki mikroorganizmov. Po drugi strani pa je lahko veliko analogov Zemlje, tudi v naši galaksiji - Rimski cesti. Glede na omejitve naše tehnologije trenutno ni znano, kolikšen odstotek teh planetov lahko ima biosfero. Prav tako ni mogoče izključiti možnosti, da bodo ljudje v prihodnosti ustvarili umetne biosfere, na primer na Marsu.

Biosfera je zelo krhek sistem, v katerem je vsak živ organizem pomemben člen v ogromni verigi življenja. Zavedati se moramo, da je človek kot najinteligentnejše bitje na planetu odgovoren za ohranitev čudeža življenja na našem planetu.

Soobstoj različnih vrst organizmov na skupnem ozemlju določa oblikovanje svojih skupnosti. Vsakdo lahko poimenuje živalske vrste, značilne za takšne rastlinske združbe, kot so iglavci in širokolistni gozdovi, travniki, močvirje, stepe in itd.

Živali v nobeni skupnosti ne morejo obstajati ločeno od drugih organizmov (rastlin, gliv, bakterij), ampak z njimi tesno sodelujejo. Na primer, rastlinojede živali se hranijo z organskimi snovmi, ki jih sintetizirajo zelene rastline. Tudi živali uporabljajo rastline kot prostor za življenje. Živali pa poskrbijo za opraševanje rastlin ter distribucijo njihovih plodov in semen. Nekatere vrste živali, gliv in bakterij se hranijo z rastlinskimi ostanki.

Živi organizmi ne delujejo le med seboj, ampak tudi s nežive narave. Tako organizmi iz okolja prejemajo določene snovi (kisik, vodo, mineralne soli itd.), ki so potrebne za njihovo normalno delovanje. Po drugi strani pa tam sproščajo lastne odpadke. Kot rezultat interakcije skupnosti živih organizmov z okoliško neživo naravo, določeno ekosistemi.

Ekosistem je skupek med seboj povezanih vrst organizmov, ki delujejo med seboj in z neživo naravo.

Ekosistemi so običajno obstojne združbe organizmov. Sposobni so samoreprodukcije in samoregulacije. To je posledica dejstva, da posamezne vrste svoje število razmnožujejo z razmnoževanjem. In z interakcijo med seboj in z neživo naravo poustvarjajo potrebne življenjske pogoje. Že veste, da zelene rastline v procesu fotosinteze ustvarjajo organske snovi iz anorganskih, s katerimi se hranijo živali, glive in številne bakterije. Poleg tega se med procesom fotosinteze sprošča kisik, ki ga številni organizmi dihajo (spomnite se, kateri organizmi za dihanje ne potrebujejo kisika). Ogljikov dioksid, ki ga izdihajo organizmi, pa absorbirajo zelene rastline. Tako ohranjajo stabilno razmerje med vsebnostjo kisika in ogljikovega dioksida v ozračju. Delovanje talnih bakterij, gliv in živali, ki razgrajujejo organske ostanke in sintetizirajo snovi, ki sestavljajo humus, zagotavljajo obnovo in povečanje rodovitnosti tal. Osnova ekosistemov so zelene rastline. Rastlinske združbe pogosto določajo meje ekosistemov (na primer ekosistem sphagnumovega barja, borovega gozda, stepske trave).

Imenujemo ekosisteme, katerih meje bolj ali manj jasno določajo rastlinske združbe biogeocenoze.

Kot posledica interakcije organizmov med seboj in z neživo naravo v ekosistemih nastane cikel snovi in ​​energijskih tokov. Material s strani

Kroženje snovi - to je izmenjava snovi med živimi (celota živih organizmov) in neživimi (življenjski pogoji) deli ekosistemov.

Kroženje snovi in ​​energijski tokovi zagotavljajo stabilnost ekosistemov in njihovo normalno delovanje.

Skupaj vseh biogeocenoz našega planeta tvori en sam globalni ekosistem, imenovan biosfera.

Vsaka vrsta živali, ki je v interakciji z drugimi organizmi, pa tudi z razmerami nežive narave, je del večvrstnega ekosistemi.

Zgornji sloj litosfere in v pokrovu tal. Z drugimi besedami, biosfera je en sam dinamičen sistem na površju Zemlje, ki ga ustvarja in uravnava življenje. Biosfera je življenjski prostor živih organizmov.

Biosfera kot posebna lupina zemlje združuje spodnji del zračne lupine (atmosfere) - tako imenovano troposfero, kjer lahko aktivno življenje obstaja do višine 10-15 km; celotna vodna lupina (hidrosfera), v kateri življenje prodira do največjih globin, ki presegajo 11 km; zgornji del trdne lupine (litosfere) je preperevalna skorja, ki ima običajno debelino 30-60 m, včasih pa 100-200 m ali več. (Preperevalna skorja je skupek geoloških usedlin, ki nastanejo iz produktov razgradnje in izpiranja kamnin različnih sestav, ki ostanejo na mestu nastanka ali se premaknejo na kratko razdaljo, vendar ne izgubijo povezave s »matično« kamnino.) Zunaj preperevalne skorje je življenje mogoče odkriti le v nekaterih primerih. Tako so mikroorganizme našli v naftonosnih vodah na globini več kot 4500 m. Če vključimo v biosfero in, v kateri je možen obstoj počivajočih zametkov organizmov, bo navpično dosegla 25 - 40 km. Posebne pasti, nameščene na raketah, so zaznale prisotnost mikroorganizmov na nadmorski višini do 85 km.

Življenjski procesi ne vplivajo samo na območja, kjer se pojavlja aktivno življenje, temveč tudi na zgornje plasti litosfere - stratosfero, katere mineraloško in elementarno sestavo je oblikovala geološka preteklost. Debelina stratosfere je po V.I. Vernadskem 5-6 km. Stratosfero tvorijo predvsem organizmi, voda in ki obdelujejo in premikajo sedimentne kamnine, potem ko so dvignjene nad vodo.

V biosferi obstajajo območja, kjer je aktivno življenje nemogoče. Tako lahko organizmi v zgornjih plasteh troposfere, pa tudi v najhladnejših in najbolj vročih delih sveta, obstajajo le v stanju mirovanja. Skupaj teh območij biosfere imenujemo parabiosfera. Vendar pa je življenje tudi na tistih območjih biosfere, kjer organizmi lahko obstajajo v aktivnem stanju, neenakomerno porazdeljeno.
"Neprekinjena plast žive snovi", kot jo je imenoval V. I. Vernadsky, zavzema vodni stolpec in se razteza v ozkem pasu med troposfero, vključno s tlemi in podtaljem z rastlinskimi koreninami, glivami, mikroorganizmi in živalmi v tleh, ki se nahajajo v njih, in prizemni del troposfere, kjer se nahajajo nadzemni deli rastlin in se prenese večina njihovega cvetnega prahu, trosov in semen. Ta »neprekinjena plast žive snovi« se imenuje fitosfera (ali fitogeosfera), saj so rastline glavne enote za shranjevanje energije v njej. Debelina fitosfere je velika le v oceanih, kjer je nekaj višja od 11 km, na kopnem pa se meri v metrih ali desetinah metrov in le v nekaterih, majhnih predelih naraste na 100 - 150 m. v litosferi in hidrosferi ter na Na meji s troposfero organizmi izvajajo celoten razvojni krog, v sami troposferi pa se živa bitja lahko zadržujejo le začasno, saj se tu ne morejo razmnoževati.

Katere so glavne značilnosti biosfere kot lupine Zemlje?

Prvi znak: kemična sestava, ki jo ustvarja vitalna aktivnost živih organizmov.

Drugi znak: prisotnost tekoče vode v znatnih količinah.

Tretje znamenje: močan tok energije iz Sonca.

Četrti znak: prisotnost vmesnika med snovmi v tekočem, trdnem in plinastem stanju. Za sodobno biosfero je zelo pomembna tudi prisotnost prostega kisika.

V. I. Vernadsky je menil, da je življenje, skupna aktivnost vseh organizmov na Zemlji, najmočnejši geokemični dejavnik, ki preoblikuje površje Zemlje, energijski dejavnik planetarnega obsega in pomena, o čemer je zapisal: »Ne glede na to, iz česar sestavljajo pojavi življenja. , je energija, ki jo tam sproščajo organizmi, v glavnem in morda v celoti sevalna energija Sonca. Preko organizmov uravnava kemične manifestacije zemeljske skorje.« V. I. Vernadsky je biosfero razumel kot vse tiste plasti zemeljske skorje, na katere je skozi geološko zgodovino vplivalo delovanje organizmov. In ni naključje, da V. I. Vernadsky svoje delo "Eseji o geokemiji" (1934) začne s poglavjem "Znanost dvajsetega stoletja": šele v 20. stoletju. oblikovale so se predstave o zemeljskih geosferah, zgradbi atomov kemičnih elementov, cikličnih ali organogenih elementov ter mehanizmih geokemičnih transformacij. To je znanstveniku omogočilo, da trdi: "Vrtinec atomov, ki vstopajo in zapuščajo živi organizem, je vzpostavljen z določeno organizacijo življenjskega okolja, geološko določenim mehanizmom planeta - biosfere."