Екосистеми та його роль організації біосфери. На планеті Земля всі речовини знаходяться в біохімічному кругообігу

Біосферу називають «сферою життя», живою оболонкою Землі, яка включає верхню частину літосфери, всю гідросферу і нижню частину атмосфери.

Термін «біосфера» було запроваджено 1875 р. австрійським геологом Едуардом Зюссом. Розгорнуте вчення про біосферу створено та розроблено В.І. Вернадським, що опублікував у 1926 р. класичну працю «Біосфера». З одного боку, він розглядав біосферу як оболонку Землі, в якій існує життя. З іншого боку, В.І. Вернадський підкреслював, що біосфера - непросто простір, у якому живуть живі організми, а результат діяльності живих організмів і є результатом їх сукупної хімічної активності у теперішньому й у минулому.

Усю сукупність живих організмів В.І. Вернадський позначив терміном "жива речовина", протиставляючи його "кісному". До «кісної» речовини відносяться всі геологічні утворення, які не входять до складу живих організмів і не пов'язані ними. До поняття «біокосна» речовина В. І. Вернадський відносив комплекс взаємодіючої живої та відсталої речовини (нафта, ґрунт).

Три складові біосфери - гідросфера, атмосфера і літосфера -тісно пов'язані один з одним. Літосферу з гідросферою пов'язує постійне винесення ґрунтових вод у водойми різних типів. Поверхневі води трансформуються у ґрунтові, які беруть участь у формуванні річкового стоку. Грунтові сполуки, що переносяться з водою, беруть участь у формуванні біопродуктивності водойм.

Грунт постає як сильний чинник енергетичного балансу біосфери і пов'язані з атмосферними процесами. Ґрунтові процеси беруть участь у регулюванні вологообороту атмосфери та її газового режиму. Значення ґрунту в біосфері можна визначити як сполучну ланку біологічного та геологічного кругообігів. Функціональний взаємозв'язок включає взаємодію процесів, що відбуваються в геологічних оболонках, наприклад кругообіг води. Ця взаємодія також проявляється і в енергетичних зв'язках як прямих через теплове випромінювання, так і опосередковано через процеси фотосинтезу.

Функціональний взаємозв'язок складових частин біосфери забезпечує стійкий глобальний кругообіг речовин. Висока хімічна активність живої речовини сприяє постійному залученню до кругообігу хімічних елементів. Біологічно значущі хімічні елементи постійно проходять через глобальний кругообіг за участю живих організмів. За деякими підрахунками за 3 - 4 млрд. років існування біосфери вся вода Світового океану пройшла через біологічний цикл не менше 300 разів. а вільний кисень атмосфери – не менше 1 млн разів.

Жива речовина регулює всі процеси у біосфері. Так, продукція кисню підтримує озоновий екран, і як наслідок, відносну сталість потоку променистої енергії, що досягає поверхні планети. Постійність мінерального складу океанічних вод підтримується діяльністю організмів, які активно залучають окремі елементи.

Висока здатність біосфери як цілісної системи до саморегуляції є основою гіпотези «Геї», за якою живий світ Землі розглядають як єдиний надорганізм (Гіпотеза Джеймса Ловлока). Діяльність живих організмів у біосфері набагато ширше, ніж може здатися здавалося б, т.к. надає сильний зворотний вплив на біосферу, змінюючи склад та властивості основних середовищ життя.

Сучасні характеристики біосфери та її складових елементів як середовищ життя визначені впливом сукупної життєдіяльності що у них організмів. Протягом геологічної історії нашої планети цей вплив докорінно змінив хімічні та фізичні властивості середовища. Походження ґрунту цілком обумовлено діяльністю живих організмів. У водному середовищі живі організми впливають на її хімічний склад: рослини виділяють кисень; тварини, як фільтри, безперервно пропускають через себе величезну кількість води, витягаючи з неї зважені органічні речовини і солі. Сучасний газовий склад атмосфери визначається діяльністю живих організмів, головним чином через процеси фотосинтезу та дихання.

Газовий склад атмосфери істотно визначає тепловий баланс Землі. Більшість сонячної енергії досягає поверхні Землі у видимій частині спектра. Земля відбиває енергію в інфрачервоній частині спектра. Це випромінювання екранується парами води, вуглекислим газом та озоном, що і оберігає поверхню Землі від надмірної втрати тепла. Підраховано, що без «озонового екрану» та «парникового» ефекту температура в навколоземному шарі була б на 40° нижче.

Антропогенне збільшення вуглекислого газу в атмосфері, що відбувається в даний час, призводить до потепління клімату. У той же час часткове руйнування озонового екрану, що спостерігається зараз, може певною мірою компенсувати цей ефект за рахунок збільшення втрат тепла з поверхні Землі. Але одночасно з цим збільшиться потік ультрафіолетового випромінювання, що є небезпечним для багатьох живих організмів. Антропогенне «втручання» в структуру атмосфери загрожує непередбачуваними та небажаними наслідками.

Незважаючи на специфічність і самостійність окремих оболонок Землі як складових біосфери, сумарна діяльність живих організмів, що населяють ці оболонки, інтегрується на рівні біосфери як цілісної функціональної системи. Біосфера як функціональна екосистема планетарного масштабу значною мірою є результатом цих процесів.

Ще зі шкільного курсу всім знайомі такі поняття, як біосфера та екосистема. Самі собою поняття відрізняються, проте вони дуже взаємопов'язані. Яким чином? Наше завдання – пояснити, чому біосфера є глобальною екосистемою. Для початку згадаємо, що таке екосистема.

Концепція екосистеми. Види екосистем

Екосистема є такою системою, до якої входить біоценоз та біотоп. Іншими словами, це все живі організми з їх місцем проживання. Цим уже можна пояснити, чому біосфера є глобальною екосистемою. Всі живі організми, що входять до екосистеми, тісно пов'язані тим, що між ними тече безперервний обмін речовин. Виділяють дві великі групи: це природні екосистеми та агроекосистеми. Останні відрізняються тим, що створили завдяки людині. І та й інша група мають схожу структуру. Будь-яка система включає три блоки, а саме: продуценти, консументи, редуценти.

Перші утворюють органічну речовину (зелені рослини), другі споживають органічну речовину. Серед них рослиноїдні, хижаки та всеїдні. До всеїдної групи прийнято відносити і людину. До редуцентів прийнято відносити різні гриби і бактерії. Розкладаючи речовини, вони переносять їх із відмерлих залишків знову в неживе середовище. Екосистема є лише малою частиною всього живого землі. Слід детальніше пояснити, чому біосфера є глобальною екосистемою.

Біосфера - система всього живого Землі

Що ми знаємо про біосферу? Вона пов'язана з поняттями "життя" та "куля". Іншими словами, біосфера - це оболонка Земної кулі, густо заселена різними організмами, а також певною мірою змінена ними. Оболонка Землі сформувалася понад 3,5 мільярда років тому. Тоді ще тільки почали з'являтися перші організми. До біосфери відносять гідросферу (водну оболонку), частину літосфери (зовнішня сфера) та атмосфери (повітряна оболонка). Тобто все це можна назвати екологічною сферою (екосферою), тобто системою, що включає в себе живі організми, взаємопов'язані між собою, та їх місцеперебування. Загалом у біосфері живе 3 млн різних організмів. Людина також, безперечно, є частиною біосфери.

Отже, біосфера – це насамперед система.

Будь-яка система завжди складається з окремих елементів. Різні екосистеми мають взаємозв'язок усередині себе, але й тісно взаємопов'язані з іншими екосистемами. Між ними, як і всередині найменшої системи, відбувається енергетичний обмін, а також обмін речовинами. Об'єднані екосистеми утворюють їх кругообіг, завдяки якому об'єднаються в єдину глобальну екосистему. Ця глобальна система називається біосферою. Як це відбувається насправді?

Чому біосфера є глобальною екосистемою

Пояснити це можна наступним прикладом. Якщо ми візьмемо якийсь із куточків нашої планети, то обов'язково знайдемо в ньому джерела життя. Океани, верхні області атмосфери, зона вічних снігів – скрізь є вода. Отже, у будь-якому куточку планети ми знаходимо життя.

Саме так стверджував Чарльз Дарвін. І, звичайно, мав рацію. Населяючи різні місця на планеті, живі організми утворюють екосистему. Перебуваючи у ній, всі вони взаємопов'язані, насамперед обміном речовин та енергії. Певна екосистема кругообігом речовин та енергії взаємопов'язана і з іншими системами. Ті, своєю чергою, теж. Так і відбувається, що багато маленьких екосистем створюють одну велику екосистему під назвою біосфера.

Біосфера – теж екосистема

Якщо пояснити коротко, чому біосфера є глобальною екосистемою, то земна оболонка - це жива сфера, яка включає в себе велика кількістьжиттєвих форм. Таким чином, складається з окремих екосистем, а отже є глобальною системою, порушення якої загрожує життю на планеті.

Лекція:

Біосфера – як глобальна екосистема

1. Введення

2. Біосфера

2.1. Структурні рівні біосфери

2.2.

2.3. Жива речовина біосфери

2.4. Історія розвитку біосфери

3. Вчення про біосферу

3.1. Історія вивчення біосфери

3.2. Вчення Вернадського

4. Екосистема

4.1. Поняття екосистеми

4.2. Класифікація екосистем

4.3. Компоненти екосистеми

4.4. Кругообіг речовини

4.5. Біосфера – глобальна екосистема

5. Висновок

1. ВВЕДЕННЯ

Біосфера відіграє ключову роль існування життя Землі. Завдяки взаємодії біотичної та абіотичної частини утворюється унікальне середовище – екосистема, в якій відбувається кругообіг речовини, що забезпечує підтримку балансу біоценозів.

Людина є безпосередньо пов'язаною з біосферою. Він не може залишити цю оболонку, потребуючи постійного надходження енергії від продукції, виробленої продуцентами екосистем, захисту від космічного випромінювання та придатного для життя мікроклімату. Тому життєво важливим завданням сучасного людства є збереження довкілля їхнього перебування у стані рівноваги (перехід від техносфери до ноосфери – розумно керованої сфері). Цілісне уявлення про механізм роботи складових біосферу компонентів дає розуміння важливості збереження кожного компонента, що є особливо актуальним зараз, коли нераціональне використання ресурсів біосфери порушує баланс, призводячи до незворотних процесів руйнування тонкої «оболонки життя».

2. БІОСФЕРА

Біосфера в сучасному розумінні - це оболонка Землі, що містить живу речовину і ту частину абіотичного середовища, в безперервному обміні з яким знаходиться біоречовина. Під живою речовиною тут мається на увазі сукупність всіх організмів, що населяють Землю. Біосфера поширюється на нижню частину атмосфери, гідросферу та тонку верхню смугу літосфери та поверхню ґрунту. Однак, поділ це дещо умовно, оскільки окремі «острівці життя», зумовлені техногенезом, можуть зустрічатися поза шаром життя, наприклад, космічні кораблі, свердловини.

2.1. Структурні рівні біосфери

У біосфері виділяють такі структурні рівні (рис. 1):

Мал. 1. Структурні рівні біосфери

- Аеробіосфера.Розташована у межах атмосфери (газової оболонки планети). Речовина в атмосфері розподілена нерівномірно, що обумовлюється зменшенням густини повітря з віддаленням від поверхні. Зазвичай атмосферу ділять на три великі сукупності шарів: тропосферу (від поверхні до висоти 8-10 км), стратосферу (8-10 км до озонового шару) та іоносферу (вище за озоновий шар). У більш докладному розгляді підрозділяється на тропобіосферу(відповідає тропосфері – 8-10 км.), в якій зосереджені майже всі аеробіонти (організми, що постійно живуть у шарі повітря, потребують вологості та зважених частинок – аерозолів; в основному – бактерії), та альтобіосферу(Від 8-10 км. до озонового шару, після якого жорстке ультрафіолетове випромінювання не допускає існування життєвих форм.
В даний час іноді також виділяють парабіосферу(Вище озонового шару, куди деякі організми можуть випадково потрапляти, але не можуть нормально існувати), апобіосферу(шар вище 60-80 км., куди живі організми ніколи не піднімаються, але біоречовина може заноситися в дуже незначних кількостях) і артебіосферу(космічний простір, у якому біологічні істоти існують на створених людиною обмежених просторах, тобто космічних супутниках, космічних станціях тощо).

- Гідробіосфера.Водна оболонка планети, представлена ​​океанами, морями та наземними водами (гідросфера). Простирається від поверхні водойм до глибини 11 км. (Маріанська западина). Поділяється на маріанобіосферу(або океанобіосферу), і аквабіосферу, яка у свою чергу деякими вченими ділиться на лімноаквабіосферу(біосфера озер; у тому числі галолімнобіосферу– біосферу солоних озер) та реаквабіосферу(Річки).

- Геобіосфера.Найбільш населена організмами оболонка, що розповсюджується від поверхні ґрунту на кордоні з атмосферою та гідросферою до глибини кількох кілометрів (верхня частина літосфери). Геобіосфера поділяється на поверхневу частину – терабіосферу, та підземну частину – літобіосферу(Див. рис. 2). Остання немає остаточно встановлених нижніх кордонів і теоретично може поширюватися до 20-25 км., де внаслідок температур близько 450оС за будь-якого тиску вода перетворюється на пару, роблячи існування будь-яких організмів неможливим . Сьогодні глибини поширення мікроорганізмів, підтверджені дослідно, становлять близько 2 км. 2 ].

Мал. 2. Співвідношення шарів біосфери з висотами їхнього поширення

2.2. Абіотичні компоненти біосфери

До абіотичних (неживих, закосним) компонентам відноситься речовина, у створенні якої не брала участь жива речовина: земна кора (крім самого верхнього шару – ґрунту, а також продуктів фоссилізації, тобто поховання органічної речовини), мінерали та речовини, що надходять у біосферу через її межі (космосу, глибин планети). Досить складно виділити абсолютно «чисту» закісну речовину, тому що вплив живих організмів у біосфері відчувають усі неживі речовини. Тому, закісна речовина, що утворилася і переробляється живими організмами, називається біокосним(наприклад: ґрунт, мул).

Біогенне речовина – це речовина, що створюється та переробляється живою речовиною. Протягом органічної еволюції живі організми тисячі разів пропустили через свої органи, тканини, клітини, кров всю атмосферу, весь обсяг світового океану, величезну масу мінеральних речовин (наприклад, утворилися вугілля, нафта, мінеральні породи, кисень).

2.3. Жива речовина біосфери

Жива речовина, або біомаса–сукупність всіх живих організмів Землі, здатних до відтворення, поширенню планетою, боротьбі їжу, воду, територію тощо.Жива речовина пов'язана з відсталою речовиною – атмосферою (до рівня озонового екрану), повністю з гідросферою та літосферою, головним чином у межах ґрунту, але не тільки.

Жива речовина біосфери неоднорідна і має три типи трофічних взаємодій: автотрофність, гетеротрофність, міксотрофність.

Трофічні екологічні взаємодії сприяють перетворенню неорганічної (кісної) речовини в органічну та зворотну перебудову органічних речовин у мінеральні.

Жива речовина характеризується певними властивостями: це величезна вільна енергія; хімічні реакції, які у тисячі і навіть мільйони разів швидше, ніж у інших речовинах планети; специфічні хімічні сполуки– білки, ферменти та інші сполуки, стійкі до складу живого; можливість довільного руху– зростання чи активне переміщення; прагнення заповнити весь навколишній простір; різноманітність форм, розмірів, хімічних варіантів і т. п., що значно перевищує багато контрастів у неживій, відсталій речовині.

Кількість живої речовини біосфери в межах геологічного періоду, що окремо розглядається, є постійною. Відповідно до закону біогенної міграції атомів, жива речовина виявляється енергетичним та хімічним посередником між Сонцем та поверхнею Землі.

2.4. Історія розвитку біосфери

Біосфера не розвивалася поступово протягом усього Землі. Найбільший її вплив на формування зовнішнього вигляду планети стало помітним лише в останні 600-700 млн. років, коли із заселенням материків різко зросла роль фотосинтезу, що призвело до багаторазового збільшення частки кисню в давній атмосфері.

У розвитку біосфери умовно можна назвати кілька етапів, кожен із яких відзначений важливим прогресивним просуванням; які наприкінці призвели до утворення сучасного стану біосфери (рис. 3).

Рис.3. Основні етапи розвитку біосфери

- Хемогенез (хімічна еволюція). Більшість гіпотез про походження життя на Землі припускають, що довгий час після формування придатного для виживання живих організмів температурного середовища планета була неживою. У цей час на її поверхні, в атмосфері та океані під дією короткохвильового сонячного вивчення відбувався повільний абіогенний синтез органічних сполук (метан, водень, аміак, водяна пара), що призвів до формування перших, найпримітивніших організмів. Тривалість етапу оцінюється щонайменше ніж 1 млрд. років.

- Біогенез.Ключовим фактором, що зумовив появу складних організмів із простих, стало насичення атмосфери киснем, який у міру збільшення концентрації у верхніх шарах атмосфери, під дією ультрафіолетового випромінювання утворював газ озон, що мав властивість затримувати короткохвильову радіацію, згубну для життєвих форм. На початкових етапах біогенезу концентрація кисню становила трохи більше 0,1% від сучасного; зміна атмосфери почалося приблизно 2 млрд. років тому, коли з'явилися перші фотосинтезуючі організми (очевидно, це були синьо-зелені водорості – прокаріоти). А значне збільшення частки кисню почалося близько 1,5 млрд. років тому разом із появою хлорофілових клітин, що поглинають вуглекислий газ та виділяють кисень у великих обсягах. Близько 600 млн років тому відбулося ще одне різке збільшення частки кисню в атмосфері (з 3% від сучасного значення 700 млн років тому до 50% - у крейдяному періоді 140 млн років тому). Причиною цього став вихід і розселення материками спочатку нижчих, потім найвищих автотрофів.

- Соціогенез.Поява людини та її розселення планетою (1,5 – 3 млн. років тому).

- Техногенез.Біосфера сильно зазнала зміни у період активного формування технічної оболонки – техногенних та природно-технічних комплексів (результатів виробничої діяльності), якою оточила себе людина. Початок етапу пов'язаний із появою 10-15 тис. років тому міських поселень.

- Ноогенез.Остання, вища стадія розвитку біосфери, пов'язана насамперед із перетворенням одностороннього використання природних ресурсів (характерно для техногенезу) на розумно-керовану соціально-природну систему (ноосферу). Її особливістю є взаємокорисна взаємодія природи та людської спільноти, де людська діяльність стає визначальним фактором глобального розвитку, зокрема зовнішнього вигляду навколишнього середовища. При цьому, оскільки людство може існувати лише у сприятливому для життя шарі – біосфері, то основною метою побудови ноосфери є збереження того типу біосфери, що забезпечує виживання та розвиток людини та її взаємодії з довкіллям. Термін вперше запроваджено та описано радянським ученим В. Вернадським.

3. ВЧЕННЯ ПРО БІОСФЕР

Сучасне розуміння терміна «біосфера» та виділення її, як галузі поширення живої речовини можливе завдяки працям Ж.-Б. Ламарка, Еге. Зюсса, У. Вернадського та інших учених, завдяки яким біосфера стала центральним об'єктом вивчення нової науки – екології. Вивчення біосфери та планування її майбутнього розвитку не може відокремлюватись від вивчення історії її становлення.

3.1. Історія вивчення біосфери

«Біосфера» як поняття, що відображає сферу поширення живих організмів, вперше ввів у своїх роботах французький натураліст Ж.-Б. Ламарк (1802).Він наголошував, що всі речовини, що знаходяться на поверхні земної кулі та утворюють її кору, сформувалися завдяки діяльності живих організмів.

Факти та положення про біосферу накопичувалися поступово у зв'язку з розвитком ботаніки, ґрунтознавства, географії рослин та інших переважно біологічних наук, а також геологічних дисциплін.Проте тоді швидке розшарування наук про природу призвело до того, що термін не прижився. Тільки понад 70 років, в 1875 австрійський геолог Еге. Зюсс знову згадав цей термін.Спочатку під «біосферою» малася на увазі лише сукупність живих організмів, що мешкають на нашій планеті, хоча іноді і вказувалася їх зв'язок з географічними, геологічними та космічними процесами, але при цьому скоріше зверталася увага на залежність живої природи від сил та речовин неорганічної природи. Навіть автор самого терміна «біосфера» Е. Зюсс у своїй книзі «Обличчя Землі», опублікованій через тридцять років після введення терміну (1909 р.), не помічав зворотного впливу біосфери і визначав її як «сукупність організмів, обмежену в просторі та в часі і мешкає лежить на Землі».

А третє та остаточне відродження поняття стало можливим завдяки радянському геологу, який створив у 20-х роках. XX століття сучасне вчення про біосферу (1926). Належної уваги наукової праці Вернадського спочатку не було, але після Другої Світової Війни наслідки радіоактивного та хімічного забруднення повітря, води та ґрунтів змусило вчених повернутися до досліджень Вернадського.

3.2. Вчення Вернадського

На думку Вернадського весь образ Землі, всі її ландшафти, атмосфера, хімічний склад вод, товща осадових порід зобов'язані своїм походженням живої речовини. Життя – це зв'язуюча ланка між Космосом і Землею, яка, використовуючи енергію, що приходить із космосу, трансформує косну речовину, створює нові форми матеріального світу. Так, живі організми створили ґрунт, наповнили атмосферу киснем, залишили по собі кілометрові товщі осадових порід та паливні багатства надр, багаторазово пропустили через себе весь обсяг Світового океану. Вернадський не займався проблемою виникнення життя, він розумів її як природний етап самоорганізації матерії в будь-якій частині космосу, що призводить до виникнення нових форм її існування.

У структурі біосфери Вернадський виділяв сім видів речовини:

1. Живе.

2. Біогенне (виникло з живого або зазнало переробки).

3. Косне (абіотичне, освічене поза життям).

4. Біокосне (що виникло на стику живого і неживого; до біокосного, за Вернадським, відноситься грунт).

5. Речовина у стадії радіоактивного розпаду.

6. Розсіяні атоми.

7. Речовина космічного походження.

Вернадський був прихильником гіпотези панспермії (занесення життя Землю з космосу). Методи та підходи кристалографії Вернадський поширював на речовину живих організмів. Він вважав, що жива речовина розвивається в реальному просторі, який має певну структуру, симетрію та дисиметрію. Будова речовини відповідає певному простору, які різноманітність свідчить про різноманітність просторів. Таким чином, живе і відстале не можуть мати спільне походження, вони походять з різних просторів, які споконвічно знаходяться поруч у Космосі. Деякий час Вернадський пов'язував особливості простору живої речовини з його передбачуваним неевклідовим характером, але з незрозумілих причин відмовився від цього трактування і почав пояснювати простір живого як єдність простору-часу.

Важливим етапом незворотної еволюції біосфери Вернадський вважав її перехід у стадію ноосфери.

4. Біосфера як глобальна екосистема

4.1. Поняття «екосистема»

Екосистема – система, що складається з спільноти живих організмів (біоценоз), середовища проживання (біотоп), системи зв'язків, що здійснює обмін речовиною та енергією між ними.

Відмінною рисою екосистеми єнаявність щодо замкнутих, стабільних у просторі та часу потоків речовини та енергії між біотичною таабіотичноїчастинами екосистеми, тому кожна система взаємовідносин, природна чи штучна, може називатися екосистемою.

4.2. Класифікація екосистем

Оскільки екосистеми є складними системами, їх класифікують за кількома ознаками.

За розміром виділяють:

- Мікроекосистеми . Екосистеми самого нижнього рангу, за розміром подібні з невеликими компонентами середовища: невелика водойма, гниючий стовбур дерева, що впало і т. п.

- Мезоекосистеми . Прикладами можуть бути ліс, річка тощо.

- Макроекосистеми . Мають дуже велике поширення (не більше морів, океанів, материків), наприклад, гори Анди, материк Австралія.

- Глобальну екосистему яка є аналогом біосфери.

Стабільність екосистем збільшується разом із широтою охоплення території.

За ступенем антропогенного впливу екосистеми поділяють на три види:

- Природні (чи природні) – екосистеми не порушені впливом людини. Наприклад, віддалені від людських поселень джунглі в Амазонії, заповідники, океанічні западини.

- Соціоприродні – природні системи, змінені людиною (парк, водосховище)

- Антропогенні - Системи, створені людиною для отримання вигоди. Поділяються на техногенні та агроекосистеми.

Також екосистеми можна класифікувати за багатьма іншими ознаками: структурою (наземні, прісноводні, морські, прибережні тощо); джерелам енергії (основне джерело – Сонце, але є також інші субсидуючі джерела) .

Оскільки біоми (макроекосистеми) розподілені згідно з консорціями, екосистеми прийнято класифікувати за типом переважаючого фітоценозу:

Наземні біоми

Вічнозелений тропічний дощовий ліс.
Напіввічнозелений тропічний ліс.
Пустеля: трав'яниста та чагарникова.
Чапараль - райони з дощовою зимою та посушливим літом.
Тропічні степи та савана.
Степ помірної зони.
Листопадний ліс помірної зони.
Бореальні хвойні риштування.
Тундра: арктична та альпійська.

Водні екосистеми класифікуються за відмітними ознаками: солоністю води, особливостями водойми.

Типи прісноводних екосистем
Стоячі води: озера, ставки тощо.
Поточні води: річки, струмки тощо.
Заболочені угіддя: болота та болотисті ліси.

Типи морських екосистем
Відкритий океан.
Води континентального шельфу (прибережні води).
Райони апвеллінга (райони підйому глибинних вод до поверхні; родючі райони з продуктивним рибальством).
Естуарії (прибережні бухти, протоки, гирла річок, солоні марші тощо).

Слід зважати на те, що наведена класифікація охоплює лише великі екосистеми – біоми.

4.3. Компоненти екосистеми

В екосистемі можна виділити два компоненти - біотичний та абіотичний. Біотичний ділиться на автотрофний (організми, які отримують первинну енергію для існування з фото- та хемосинтезу або продуценти) та гетеротрофний (організми, які отримують енергію з процесів окислення органічної речовини – консументи та редуценти) компоненти, що формують трофічну структуру екосистеми.

Єдиним джерелом енергії для існування екосистеми та підтримки у ній різних процесів є продуценти, що засвоюють енергію сонця. Сонячна енергія поглинається у біосфері нерівномірно, що можна побачити на рис. 4.

Мал. 4. Надходження та розподіл сонячної енергії

Енергія сонця поглинається лише частково, і кожен новий трофічний рівень переходить лише близько 10% (Правило Ліндемана) , що зумовлює обмежену довжину ланцюгів харчування (зазвичай 5-6 рівнів), відповідно можна сказати що частку консументів доводиться значно менше енергії, ніж на частку м'ясоїдних, м'ясоїдних – менше ніж фітофагів тощо (рис.5).

Мал. 5. Схема розподілу енергії серед продуцентів та консументів

Кожна екосистема характеризується властивою їй сукупністю властивостей та структурою.

З погляду структури в екосистемі виділяють:

1. Кліматичний режим, який визначає температуру, вологість, режим освітлення та інші фізичні характеристики середовища.

2. Неорганічні речовини, що включаються в кругообіг.

3. Органічні сполуки, які пов'язують біотичну та абіотичну частини у кругообігу речовини та енергії.

4. Продуценти - автотрофні організми, що створюють первинну продукцію.

5. Консументи - гетеротрофи, що поїдають інші організми (хижі) або великі частки органічної речовини.

6. Редуценти – гетеротрофи,переважно гриби та бактерії, які руйнують мертву органічну речовину, мінералізуючи її, тим самим повертаючи у кругообіг.

Останні три компоненти формують біомасу екосистеми.

З погляду функціонування екосистеми виділяють такі функціональні блоки організмів (крім автотрофів):

1. Біофаги – організми, які поїдають інших живих організмів.

2. Сапрофаги – організми, що поїдають мертву органічну речовину.

Даний поділ за типом харчування забезпечує кругообіг біоречовини в екосистемі. Між відмиранням органічної речовини та повторним включенням її складових у кругообіг речовини в екосистемі може пройти суттєвий проміжок часу, наприклад, у разі соснової колоди, 100 і більше років.

Всі ці компоненти взаємопов'язані у просторі та часі та утворюють єдину структурно-функціональну систему.

Серед складових також виділяють екотоп, кліматотоп, едафотоп, біотоп та біоценоз.

Екотоп– територія (або акваторія) місцеперебуванняорганізмів, що характеризується певним поєднанням екологічних умов: ґрунтів, ґрунтів, мікрокліматуі т. д., у своїй не змінена діяльністю організмів (новостворені форми рельєфу).

Кліматоп – повітряна (або водна) частина екосистеми, що відрізняється від навколишнього складу, повітряним (водним) режимом, вологістю (солоністю) та/або іншими параметрами.

Едафотоп – ґрунт, як частина середовища, що перетворюється організмами.

Біотоп – перетворений біотою екотоп або, точніше, ділянка території, однорідна за умовами життя для певних видів рослин або тварин, або для формування певного біоценозу.

Біоценоз – історично сформована сукупність рослин, тварин, мікроорганізмів, що населяють ділянку суші або водоймища (біотоп). Біоценози обмежуються розподілом детермінантів (визначників) зооценозів (консорцій – популяцій рослин разом із організмами, що їх супроводжують), в яких домінуючі види рослин створюють умови для життя інших організмів.

4.4. Кругообіг речовини в біосфері

Земля відрізняється з інших планет тим, що її біосфера містить речовина, чутливе до потоку сонячного випромінювання – хлорофіл. Саме хлорофіл забезпечує перетворення електромагнітної енергії сонячного випромінювання в хімічну енергію, за допомогою якої йде процес відновлення оксидів вуглецю та азоту в реакціях біосинтезу.

У зеленій рослині відбувається фотосинтез – процес утворення вуглеводів із води та двоокису кисню (яка знаходиться у повітрі чи воді). При цьому як побічний продукт виділяється кисень. Зелені рослини відносять до автотрофів – організмам, які беруть усі необхідні їм життя хімічні елементи з оточуючої їх відсталої матерії і вимагають побудови свого тіла готових органічних сполук іншого організму.

Гетеротрофи - це організми, які потребують свого харчування в органічній речовині, утвореній іншими організмами. Гетеротрофи поступово перетворюють органічну речовину, утворену автотрофами, доводячи її до початкового-мінерального стану.

Деструктивна (руйнівна) функція відбувається представниками кожного з царств живої речовини. Розпад, розкладання – невід'ємна властивість обміну речовин кожного живого організму. Рослини утворюють органічні речовини і є найбільшими виробниками вуглеводів на Землі, але вони виділяють і необхідний для життя кисень як побічний продукт фотосинтезу.

У процесі дихання у тілах всіх видів живого утворюється вуглекислий газ, який рослини знову використовують для фотосинтезу. Існують і такі види живого, для яких руйнування відмерлої органічної речовини є способом харчування. Існують організми із змішаним типом харчування, їх називають міксотрофами.

У біосфері відбуваються процеси перетворення неорганічної, відсталої речовини в органічну та зворотну перебудову органічних речовин у мінеральні. Рух та перетворення речовин у біосфері здійснюється за безпосередньою участю живої речовини, всі види якої спеціалізувалися на різних способах харчування.

Кінцева кількість речовини, яка є в біосфері, набула властивості нескінченності через кругообіг речовин. Усі компоненти біосфери взаємодіють друг з одним (рис. 6), забезпечуючи стійкість системи.

Мал. 6. Екологічні компоненти

Під час біогеохімічних циклів атоми більшості хімічних елементів проходили незліченну кількість разів через живу істоту. Наприклад, весь кисень атмосфери «обертається» через живу речовину за 2000 років, вуглекислий газ – за 200-300 років, а вся вода біосфери – за 2 млн. років.

Жива речовина є ідеальним приймачем сонячної енергії. Енергія, поглинена та використана в реакції фотосинтезу, а потім запасена у вигляді хімічної енергії вуглеводів, дуже велика, є відомості, що вона порівнянна з енергією, яку споживають 100 тисяч великих міст протягом 100 років. Гетеротрофи використовують органічну речовину рослин як їжу: органіка окислюється киснем, який доставляють в організм органи дихання, з утворенням вуглекислого газу - реакція йде у зворотному напрямку. Таким чином, «вічне» робить життя одночасне існування автотрофів і гетеротрофів.

Факти та міркування про «колесі життя» в біосфері дають право говорити про закон біогенної міграції атомів, який сформулював: міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньою участю живої речовини або вона протікає в середовищі, геохімічні особливості якої обумовлені живою речовиною, як тим, що зараз населяє біосферу, так і тим, що діяло на Землі протягом усієї геологічної історії.

Жива речовина різних царств і різного роду забезпечує безперервний кругообіг речовин і перетворення енергії. Тим самим виявляється закон біогенної міграції атомів: у біосфері міграція хімічних елементів відбувається за обов'язкової безпосередньої участі живих організмів. Біогенна міграція атомів забезпечує безперервність життя в біосфері при кінцевій кількості речовини та постійному припливі енергії.

4.5. Біосфера – світова екосистема.

Екосистемою, як вже було розглянуто вище, є система взаємодії живих організмів та середовища їх проживання. Екосистеми бувають різних рівнів складності та розмірів. Менші екосистеми входять до складу більших, ті – у свою чергу ще більші. Макроекосистеми (материки, океани тощо) формують глобальну екосистему – Біосферу.

Для біосфери характерний кругообіг енергії, зумовлений різними трофічними ролями продуцентів, консументів та редуцентів. Це одна з ключових ознак екосистеми, яка забезпечує стабільність екосистеми.

Для біосфери характерні всі властивості екосистем:

- Біосфера включає живі організми, що населяють Землю, а також середовище їх проживання: океани, сушу, атмосферу.

- У біосфері існують кругообіги речовини: великий (океан-суша) і малий (жива - закосова речовина).

- У біосфері є всі три учасники трофічного ланцюга: продуценти, представлені автотрофами; консументи (гетеротрофні організми), та редуценти (гетеротрофні організми, що розкладають органічну речовину)

- Біосфера, як екосистема, має стабільність, і потенційно безсмертна, поки існують продуценти. Серед усіх екосистем біосфера, як найбільша, має найбільшу стабільність.

Тому біосфері є екосистемою. Оскільки біосфера поєднує у собі всі екосистеми планети, її називають «Глобальної» екосистемою.

5. Висновок

Біосфера є глобальною екосистемою, оскільки має всі властивості екосистем. Отже, біосфері властиво змінюватись. Зміна біосфери під впливом людської діяльності є незворотним перетворенням біосфери на техносферу. В умовах сучасного порушення ланцюгів взаємодії організмів та середовища їх існування (знищення сполучних у трофічних ланцюгах, ареалів тощо) найбільш актуальним є той негативний факт, що порушення цілісності системи через розрив зв'язків знижує її природну схильність до рівноваги, що згубно для всього живого планети, зобов'язаного існуванням передусім рівноважному обміну енергією.

Розуміючи те, що біосфера, як екосистема має основну якість будь-якої системи – існування взаємовигідних зв'язків, важливо також розуміти, що зміна будь-якого компонента біосфери неминуче впливає на всі інші, зрештою на найголовнішу сучасну силу зміни біосфери – людини; тому так важливо для збереження біосфери знати про її організацію та механізм функціонування.

6. Список використаної літератури

1. , - Біогеографія з основами екології. - М.: ІКЦ Академіка, 2003. - 408 с.

2. - Абетка природи (мікроенциклопедія біосфери). - М.: Знання, 1980. - 208 с.

3. – Екологія (теорії, закони, правила принципи та гіпотези). М: Росія молода, 1994. - 367 с.

4. Одум Ю. - Основи екології. М: Світ. - 1975. - 741с.

5. Одум Ю. - Екологія в 2-х томах, Т.1. Пров. з англ. - М.: Світ, 1986. - 328 с.

6. Одум Ю. - Екологія в 2-х томах, Т.2. Пров. з англ. - М.: Світ, 1986. - 376 с.

7. , - Екологія: підручник для вузів. Ростов-на-Дону: Фенікс, 2007. - 602 с.

8. Казначеєв Вернадського про біосферу та ноосферу. Новосибірськ: Наука, 1989. - 248 с.

9. Гальперин основи природокористування. М.: ФОРУМ: ІНФРА-М, 2003. - 256 с.

10. , Козлова екологічних термінів Ульяновськ: УлГТУ, 2005. - 264 с.

11. http://dic. *****/dic. nsf/ecolog/149

12. http://www. *****/ecochem/5.html

Дивись додатково Презентацію «Біосфера»

(Див. розділ 3.1.)

(див. п. 5.3., Визначення біоценозу)

План

1. Введення.

2. Жива речовина-компонент біосфери.

3. Абіотичні (неживі) компоненти біосфери.

4. Грунт - унікальний компонент біосфери.

5. Біосфера та космос.

6. Екологічні взаємодії живої речовини: хто як харчується.

7. Біогенна міграція атомів-екосистемна властивість біосфери.

8. Як розвивалася біосфера: п'ять екологічних катастроф.

9. Стійкість біосфери.

10. Біосфера та людина: екологічна небезпека.

12. Висновок.

1. Вступ

Сьогодні на весь зріст піднімається перед людьми одна із найскладніших проблем, незалежно від того, чи живуть вони в Африці чи Європі, у великих містах чи джунглях. Вона стосується кожного з нас і уникнути її нікому не дано. Це проблема збереження життя на планеті, виживання людини, як одного з унікальних видів живих істот.

Вирішення цієї проблеми залежить від того, наскільки кожен з нас і все людство разом усвідомлюють «заборонену рису», переступити через яку людство не повинно за жодних обставин. Такою "забороненою рисою" є закони життя на планеті.

Людина - мешканець біосфери. Саме біосфера та оболонка Землі, в межах якої протікає життя людства в цілому і кожного з нас.

Термін "біосфера" ввів австралійський геолог Едуард Зюсс (1881-1914). Сучасна концепція біосфери пов'язані з ім'ям академіка В.І. Вернадського.

Біосфера- сфера проживання живих організмів; оболонка Землі, склад, структура та енергетика якої визначається сукупною діяльністю живих організмів. Верхня межа тягнеться до висоти озонового екрану (20-25 км), нижня опускається на 1-2км нижче дна океану і в середньому 2-3 км на суші. Біосфера охоплює нижню частину атмосфери, гідросферу, педосферу (ґрунт), і верхню частину літосфери (гірські породи) ).

2. Жива речовина-компонент біосфери

Біосфера включає всі частини планети, освоєні життям. Це і атмосфера, і океан, і всі частини земної поверхні, де утвердилося життя у будь-яких її формах. Головний компонент біосфери-це її жива речовина.

«…На земної поверхні немає хімічної сили постійно діючої, тому й більш могутньої за своїми кінцевим наслідкам, ніж живі організми, узяті загалом» (В.І. Вернадський).

У якій формі представлена ​​жива речовина у біосфері? Жива речовина в біосфері представлена ​​у вигляді окремих тіл-індивідуальних організмів.

Жива речовина представлена ​​організмами різних розмірів. Найбільші з них - кити. Довжина тіла сучасних китів від 1,1 до 33 м, маса від 30 кг до 150 т. До найвищих дерев відноситься секвойя вічнозелена, яка досягає висоти 110-112 м і має діаметр 6-10 м.

За приблизною оцінкою, за час існування життя на Землі в біосфері існувало більше мільярда видів.

Серед живих істот переважають комахи (близько мільйонів видів). Хребетні становлять лише 2%. . Відомий нам світ життя більш ніж на 70% складається з тварин, 225 – це рослини та гриби, 5% – одноклітинні організми.

Жива речовина розподілена в біосфері нерівномірно, вона утворює згущення на межах розділу літосфера-гідросфера - атмосфера: у водоймах поблизу поверхні, дні морів і океанів, лежить на поверхні суші. На материках спостерігаються берегові, заплавні, озерні, тропічні, субтропічні згущення життя. На суші переважають рослини, а океані - тварини.

Маса живої речовини називається біомасою. Вона виражається в одиницях маси сухої або сирої речовини, віднесеної до одиниць площі або об'єму місця проживання. Відомо, що тривалість життя кожного окремого організму має межі, він смертний. Як підтримується безперервність життя в біосфері? Безперервно розмножуючись, живі організми утворюють потік поколінь, що чергуються: на зміну гинуть з'являються нові істоти. Тим самим сучасна жива істота за походженням пов'язана з живою речовиною минулих геологічних епох.

Міріади живих істот населяють біосферу, становлять живу речовину біосфери. Хімічний склад живої речовини подібний до складу зірок і Сонця, що підтверджує єдність природи. У живої речовини сучасними методами можуть бути виміряні маса, кількість укладеної в ній енергії, характер простору, що відповідає його. Сучасній живій речовині притаманне велика хімічна різноманітність.

3. Абіотичні (неживі) компоненти біосфери

Вода, повітря, грунти, їх хімічний склад, фізичні властивості, насамперед температура, космічне випромінювання, гравітація, магнетизм- такі абіотичні компоненти біосфери.

До біосфери відносять передусім ті ділянки планети, де є умови як для виживання, але й розмноження живих істот- це полі життя. До нього прилягають території, у яких живі істоти страждають і лише виживають, але з можуть розмножуватися- полі стійкості життя.

Земні абіотичні умови, що визначають поле існування життя:

Достатня кількість кисню та вуглекислого газу,

Достатня кількість рідкої води, а не льоду чи пари,

Сприятливі температури: не надто високі, щоб не згортався білок, і не надто низькі, щоб нормально працювали ферменти-прискорювачі біохімічних реакцій,

Живому суті необхідний прожитковий мінімум мінеральних речовин.

Біосфера - глобальна екосистема, особлива оболонка Землі, сфера поширення життя, межі якої визначаються наявністю придатних для організмів абіотичних умов: температури, рідкої води, складу газів, елементів мінерального живлення.

4. Грунт - унікальний компонент біосфери

Наприкінці ХІХ ст. великий російський дослідник природи В. В. Докучаєв своїми дослідженнями чорнозему та інших грунтів Російської долини і Кавказу встановив, що грунти являють собою природні тіла і за своїми зовнішніми особливостям і властивостям сильно від гірських порід, у яких вони утворилися. Їх розподіл лежить на поверхні Землі підпорядкований суворим географічним закономірностям.

Різноманітність ґрунтів величезна. Це з різноманіттям поєднання чинників грунтоутворення: гірських порід, віку поверхні, рослинного і тваринного населення, рельєфу.

Ґрунт-це особливе природне тіло та середовище життя, що виникає в результаті перетворення гірських порід поверхні суші спільною діяльністю живих організмів, води та повітря.

Грунтоосвітні процеси на Землі - це грандіозні за своїми планетарними масштабами та тривалістю процеси створення органічної речовини ґрунтів, їх біологічного накопичення та виникнення родючості.

5. Біосфера та космос

Земля - ​​унікальна планета, вона знаходиться на єдино можливій відстані від Сонця, що визначає таку температуру поверхні Землі, коли вода може перебувати в рідкому стані.

Земля отримує від сонця величезну кількість енергії та зберігає при цьому приблизно постійну температуру. Значить, наша планета випромінює в космос майже таку ж кількість енергії, яку отримує з космос: прихід і витрата повинні бути збалансовані, інакше система одного разу втратить стійкість. Земля або нагріється, або замерзне і перетвориться на неживе тіло.

Біосфера тісно пов'язана із космосом. Потоки енергії, що до Землі, створюють умови, що забезпечують життя. Магнітне поле та озоновий екран захищають планету від зайвих космічних випромінювань та інтенсивної сонячної радіації. Космічні випромінювання, що досягають біосфери, забезпечують фотосинтез та впливають на активність живих істот.

6. Екологічні взаємодії живої речовини: хто як харчується

Планета Земля відрізняється з інших планет тим, що її біосфера містить речовину, чутливе до потоку сонячного випромінювання- хлорофіл. Саме хлорофіл забезпечує перетворення електромагнітної енергії сонячного випромінювання в хімічну енергію, за допомогою якої йде процес відновлення оксидів вуглецю та азоту в реакціях біосинтезу.

У зеленій рослині відбувається фотосинтез - процес утворення вуглеводів із води та двоокису кисню (яка знаходиться у повітрі чи воді). При цьому як побічний продукт виділяється кисень. Зелені рослини відносять до автотрофам- організмам, які беруть всі необхідні їм життя хімічні елементи з оточуючої їх відсталої матерії і вимагають побудови свого тіла готових органічних сполук іншого організму. Основне джерело енергії, що використовується автотрофами-Сонце. Гетеротрофи це організми, які потребують свого харчування в органічній речовині, утвореній іншими організмами. Гетеротрофи поступово перетворюють органічну речовину, утворену автотрофами, доводячи її до початкового-мінерального стану.

Деструктивна (руйнівна) функція відбувається представниками кожного з царств живої речовини. Розпад, розкладання – невід'ємна властивість обміну речовин кожного живого організму. Рослини утворюють органічні речовини і є найбільшими виробниками вуглеводів Землі; але вони виділяють і необхідний життя кисень як побічний продукт фотосинтезу.

У процесі дихання у тілах всіх видів живого утворюється вуглекислий газ, який рослини знову використовують для фотосинтезу. Існують і такі види живого, для яких руйнування відмерлої органічної речовини є способом харчування. Існують організми із змішаним типом харчування, їх називають міксотрофами.

У біосфері відбуваються процеси перетворення неорганічної, відсталої речовини в органічну та зворотну перебудову органічних речовин у мінеральні. Рух та перетворення речовин у біосфері здійснюється за безпосередньою участю живої речовини, всі види якої спеціалізувалися на різних способах харчування.

7. Біогенна міграція атомів-екосистемна властивість біосфери

Кінцева кількість речовини, яка є в біосфері, набула властивості нескінченності через кругообіг речовин.

Образ кругообігу речовини в біосфері створює колесо водяного млина. Однак, щоб колесо крутилося, потрібен постійний приплив води. Подібно до цього, потік сонячної енергії, що надходить з космосу, крутить «колесо життя» на нашій планеті. Наскільки швидко крутиться колесо? Під час біогеохімічних циклів атоми більшості хімічних елементів проходили незліченну кількість разів через живу істоту. Наприклад, весь кисень атмосфери «обертається» через живу речовину за 2000 років, вуглекислий газ - за 200-300 років, а вся вода біосфери - за 2 млн років.

Жива речовина є ідеальним приймачем сонячної енергії.

Енергія, поглинена та використана в реакції фотосинтезу, а потім запасена у вигляді хімічної енергії вуглеводів, дуже велика, є відомості, що вона порівнянна з енергією, яку споживають 100 тисяч великих міст протягом 100 років. Гетеротрофи використовують органічну речовину рослин, як їжу: органіка окислюється киснем, який доставляють в організм органи дихання, з утворенням вуглекислого газу; реакція йде у зворотному напрямку. Таким чином, «вічне» робить життя одночасне існування автотрофів і гетеротрофів.

Факти та міркування про «колі життя» в біосфері дають право говорити про закон біогенної міграції атомів, який сформулював В.І. Вернадський: міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньою участю живої речовини або ж вона протікає в середовищі, геохімічні особливості якого обумовлені живою речовиною, як тим, що зараз населяє біосферу, так і тим, що діяло на Землі протягом усієї геологічної історії.

Жива речовина різних царств і різного роду забезпечує безперервний кругообіг речовин і перетворення енергії. Тим самим виявляється закон біогенної міграції атомів В.І. Вернадського: у біосфері міграція хімічних елементів відбувається за обов'язкової безпосередньої участі живих організмів. Біогенна міграція атомів забезпечує безперервність життя в біосфері при кінцевій кількості речовини та постійному припливі енергії.

8. Як розвивалася біосфера: п'ять екологічних катастроф

З того часу, як засновники сучасної палеонтології відкрили, що скам'янілі опади дозволяють прочитати шлях розвитку життя, ми дізналися, що органічний світ Землі неодноразово переживав трагічні події, що призводили до повного знищення життя планети. За останні 500 млн років Земля кілька разів несподівано виявлялася тяжко хворою, а одного разу - це було 250 млн років тому - життя на Землі майже припинилося.

Фахівці виділяють п'ять найбільших катастроф, які пережила біосфера: кам'яно-вугільний період, пермський період, тріас, юрський період, крейдяний період. Кожна з катастроф призводила до розвитку живої речовини: повнішого пристосування до навколишнього середовища; появі більшої кількості видів; проникненню їх у нові умови проживання.

При кожній катастрофі, що відбувалася в біосфері, поряд із масою повалених видів ми бачимо і переможців. Спочатку їх дуже мало, і вони вміли «пожинати» плоди своєї перемоги, заповнюючи собі подібними простір, що звільнився. Однак жоден новий вид не можна дорікнути в тому, що він причетний до катастрофи заради процвітання свого виду або сімейства. Катаклізми відбувалися з космічних або суто земних причин внаслідок особливостей розвитку живої матерії, коли одні її частини пригнічували або зовсім стирали з лиця планети інші, які не зуміли пристосуватися до природних умов, що змінилися.

Розвиток живої речовини біосфери-підвищення рівня її організації та ступеня пристосованості до навколишнього середовища відбувалося через катастрофи-різкі зміни абіотичного середовища. Суперечності між абіотичними і біотичними компонентами біосфери, що склалися, при різких для геологічного часу змінах середовища дозволялося щоразу за рахунок різноманітності і мінливості живої речовини біосфери. Жива речовина щоразу зберігала життя в біосфері за рахунок виживання більш пристосованих видів.

9.Стійкість біосфери

Багатство живого світу з давніх-давен захоплювало і захоплювало людину. Мореплавці та купці місіонери та авантюристи, мандрівники та лікарі, а потім і вчені привозили додому зразки дивовижних рослин та тварин з усіх країн світу. Чималим був обсяг природничих знань вже в найдавніших цивілізаціях Нілу, Дворіччя, Індії та Китаю.

Різноманітність видів не вичерпує всієї біологічної різноманітності. У межах кожного виду його популяції і особини, зокрема й люди, різняться генетично значно більшою мірою, ніж думали раніше. Дві випадково обрані люди будуть відрізнятися по сотнях, а можливо, і тисячам відмінностей у хромосомах. Подібні відмінності дуже важливі, багато хто з них пов'язаний із чутливістю до зміни параметрів середовища, визначають пристосовність або навіть можливість виживання окремих організмів, нагадуючи, що природний відбір продовжується.

Яким чином біологічна різноманітність забезпечує стійкість біосфери? Відповідь проста: через безліч взаємозв'язків та взаємодій, як між собою, так і з непрямою речовиною. У біосфері є великий набір процесів регулювання зі зворотним зв'язком і, як наслідок, набір циклічних процесів, що дозволяють їй компенсувати умови, що змінюються. Тому біосфера порівняно легко справляється із завданнями автоматичного регулювання необхідних їй умов життя.

Стабільність глобальної екосистеми забезпечується надмірністю її функціональних компонентів. Якщо екосистемі є кілька видів автотрофів, кожен із яких має оптимальні температурні умови фотосинтезу, то сумарна швидкість фотосинтезу може залишитися незмінною при коливаннях температури.

Пристосованість біосфери до зміни зовнішніх умов-упорядкований процес, в якому один вид може заміщатися іншим, і водночас це потік динамічних рівноваг, що зрушуються. Біологічна різноманітність біосфери забезпечує безперервний біохімічний кругообіг речовини та потоки енергії, підтримуючи зв'язки всіх геосфер: атмосфери, літосфери, гідросфери, створюючи цілісність природного середовища.

10. Біосфера та людина: екологічна небезпека

Світ уже знає про небезпеку, що загрожує йому. І цього разу відома жива істота, яка винна в катастрофі, що наближається, - африканський примат, який за 5 млн років сильно розмножився і тепер порушує рівновагу в біосфері. Цей порушник- людина . Його появі передував тривалий період, у якому виникали, еволюціонували, поступалися місцем одним предкам Homo sapiens-гомініди. Вони розвивалися і жили в загальному потоці життя, були його учасниками і мали цілу низку потреб та інстинктів, абсолютно необхідних для життя та еволюції. Все це робило потік життя, з одного боку, цілісним, легко вразливим в окремих ланках, а з іншого - добре самозахищеним і системою, що захищається.

Пройшли тисячоліття, виникали та гинули великі цивілізації, створені людиною. Вся пишнота сучасної цивілізації - велика кількість і різноманітність товарів, транспорт, космічні польоти, можливість величезної кількості людей займатися наукою, мистецтвом, нарешті, забезпечена старість - все це наслідок тієї величезної кількості штучної енергії, яка стала тепер виробляти людство. Ми живемо не енергією Сонця, як рослини та тварини, а витрачаємо запаси вуглецю-нафти, вугілля, газу, сланців, які накопичені минулими біосферами за сотні мільйонів років.

Але що при цьому відбувається із тепловим балансом планети? Штучна енергія розсіюється і йде нагрівання Землі, її тверді, океану, атмосфери. Настане час, коли штучна енергія почне впливати на структуру теплового балансу планети.

Таким чином, поширене уявлення про те, що збільшення кількості енергії, що виробляється людьми, завжди благо, також вимагає перегляду: збільшення середніх температур планети на 4-5 градусів загрожує людству екологічною катастрофою. І тут є риса, переступати яку не можна.

Передбачити заздалегідь навіть у загальних рисах результати такого потепління непросто. При підвищенні середньої температури зменшується перепад температур між екватором та полюсом. А це головний двигун, завдяки якому відбувається рух атмосфери, що переносить тепло від екваторіальних зон до полярних. Якщо збільшується перепад температур, то інтенсивність атмосферної циркуляції збільшується. Якщо зменшується-циркуляція атмосфери робиться більш млявою, зменшується вологопронос. Отже, посушливі зони стають ще посушливішими, продуктивність біоти падає.

Ще минулого століття відомий географ, кліматолог, геофізик професор А. І. Войков, засновник першої геофізичної обсерваторії в Росії, сформулював відомий закон: тепло на Півночі-сухо на Півдні. Цей закон, який має назву закону Воєйкова, підсумовує багаторічні спостереження. Щоразу, коли під час циклічного зміни середніх температур Півночі починає тепліти, у Заволжя, Казахстані та інших районах південно - сходу Євразії збільшується кількість посушливих років. Особливо чуйно відгукується на зміну кількості опадів рослинність пустель та напівстистинь.

Людина шукає способи обмежити свій згубний вплив на природу, тому що усвідомила свою залежність від стану біосфери. Люди зрозуміли, що їхня діяльність має докорінно змінитись і відповідати природним законам біосфери, в межах яких тільки й може протікати будь-яка життєдіяльність.

Ми простежили лише одне явище, яке підтверджує, що людина тепер здатна дуже легко переступити ту «фатальну межу», ту межу, за якою почнуться незворотні процеси зміни умов її існування. Біосфера почне переходити в новий стан, і місця для людини в її новому стані не може виявитися. Ось чому людство має бути здатним передбачати результати своїх дій і знати, де проходить «заборонена риса», що відокремлює можливість подальшого розвитку цивілізації від більш-менш швидкого згасання.

Кожен біологічний вид (і людина тут не виняток) може жити в досить вузьких рамках того середовища, до якого він генетично пристосований. Якщо середовище життя змінюється швидше, ніж може наступити адаптація чи переформування виду на нову освіту, організм неминуче вимирає.

Покрив живої речовини планети різко змінюється. Він стискається подібно до бальзаківської крокреневої шкіри. Та й сама шкіра стоншується, навіть у чисто механічному сенсі-зникають ліси, йде деградація чорноземів і т. п. З-під ніг людства йде фундамент як безпосереднього середовища його життя, так і економічного розвитку.

В даний час процес збіднення живої речовини, зникнення видів живої йде в десять, а в деяких випадках і в сто разів інтенсивніше, ніж 65 мільйонів років тому вимирання динозаврів. Види не просто зникають, змінюється вся структура живої речовини. Великі тварини та рослини змінюються дрібнішими: копитні-гризунами, гризуни-рослинноядними комахами.

Втрати у складі живої речовини можуть призвести до аврального руйнування біогеохімічної системи планети. Глобальне спотворення біогеохімічних циклів загрожує тим, що природа стане іншою, не тією, до якої пристосовано сучасне господарство. Знадобиться грандіозна перебудова. Нащадкам внаслідок нинішніх впливів людини загрожує природно-ресурсна убогість, виснаження природних ресурсів.

фічним змін умов життя на планеті.

12. Висновок

Людство усвідомило, як мала наша Земля, зрозуміло, що втручатися у процеси, які у природі, потрібно вкрай обережно.

Наша планета є унікальною, тому що на ній є життя. Життя пронизує як водну і повітряну стихії, а й земну твердь. Життя на Землі представлена ​​живою речовиною, яка утворена мільйонами видів та мільярдами особин. Жива речовина, вся біологічна різноманітність Землі захищена від космічних променів геомагнітним полем та озоновим екраном. Всі форми та прояви життя не існують самі по собі, вони пов'язані складними взаєминами в єдиний комплекс життя. глобальну екосистему (біосферу) . Ці взаємини та зв'язки у живій природі дивовижні! Кожна група споріднених видів, що утворюють царство, виконує певну роль у кругообігу речовин: створення, перетворення, руйнування органічних речовин.

Основним джерелом енергії у біосфері є Сонце. Біогенний кругообіг речовин не дає перерватися життю на планеті Земля. Живі істоти біосфери перетворили хімічний склад повітря, води, грунту, визначили та його сучасний склад, вплинули формування мінералів і гірських порід, на рельєф Землі. Біосфера - середовище життя та результат життєдіяльності.

Одне з головних завдань ХХ1 століття, у вирішення якого істотний внесок має зробити екологія, - це досягнення гармонії між людиною і природою.

Література

1. Бродський А.К. Короткий курс загальної екології: Навчальний посібник.-СПб., 2001.

2. Володимиров В.А., Ізмалков В.І. Катастрофи та екологія. - М.,2000.

3. Данилов-Данільян В.І., Лосєв К.С. Екологічний виклик та сталий розвиток. – М., 2000.

4. Мамедов Н.М. Основи загальної екології: Підручник.-М., 1998.

панівських/.- М., 2001.

6. Навколишнє середовище: енциклопедичний словник-довідник:-Т.1.-М.,1999.

7. Хван Т.А., Хван П.А. Безпека життєдіяльності.-

Ростов н/Д., 2001

Подібні документи

Визначення біосфери як загальнопланетної оболонки. Маса біосфери. Географічні оболонки. Утворення живих речовин та їх розпад. Кругообіг кисню, вуглецю, азоту, фосфору та води. Замкнене коло взаємозалежних та взаємопристосованих організмів.

реферат, доданий 09.03.2009


Вчення В.І. Вернадського про біосферу - оболонку Землі, населену живими організмами. Кордони та відсталу речовину біосфери. Характеристика основних оболонок Землі: атмосфери, гідросфери та літосфери. Аналіз закономірностей у розподілі живих організмів.

презентація , доданий 20.11.2014


Утворення екосистем живими істотами. Освіта планетарної екосистеми. Сукупність живих організмів планети. Склад та будова біосфери. Втручання людини у природні процеси. Властивість саморегуляції біосфери. Переважна більшість живої речовини.

презентація , доданий 21.05.2012


Основа організації та стійкості біосфери, розподіл та класифікація живої речовини. Міграція живих організмів, сталість їхньої біомаси. Фотосинтез – основна ланка біохімічного круговороту в природі. Функції живої речовини у біосфері Землі.

реферат, доданий 25.11.2010


Сукупність всіх живих організмів Землі. Відновлювальний, слабоокислювальний та окислювальний етапи в еволюції біосфери. Вихід життя на сушу, вимирання динозаврів, поява гомінідів. Поява людини, опанування вогнем та поява цивілізації.

реферат, доданий 01.02.2013


Внесок В. Вернадського у розвиток науки про біосферу. Структура біосфери (жива, біогенна, відкісна та біокісна речовина) та її межі. Ступінь зосередження маси живої речовини в атмосфері, гідросфері та літосфері, що переважають види живих організмів.

презентація , додано 07.11.2011


Поняття біосфери, її сутність та особливості, склад та елементи. Істрії я виникнення та формування угруповань живих організмів, шлях їх становлення та еволюції. Поняття біогеоценозу, його структура, на відміну від біоценозу. Чинники середовища та його інтенсивність.

реферат, доданий 09.02.2009


Клітинні та неклітинні форми живих організмів, їх основні відмінності. Тварини та рослинні тканини. Біоценоз - живі організми, що мають спільне місце проживання. Біосфера Землі та її оболонки. Таксон – група організмів, об'єднаних певними ознаками.

презентація , додано 01.07.2011


Концепція біосфери. Структура та межі біосфери. Загальна маса живих організмів. Розподіл біомаси планетою. Кругообіг речовин у природі як основна функція біосфери. Вплив людини на біосферу. Вплив забруднення середовища для здоров'я людини.

презентація , доданий 07.04.2012


Поняття біосфери як оболонки Землі, її склад та структура. Особливості вчення про біосферу В.І. Вернадського. Взаємозв'язок еволюції біосфери з еволюцією форм живої речовини. Ресурси біосфери – особливий компонент природного середовища. Межі стійкості біосфери.

Біосфера (від грец. bios – життя, sphaira – куля) – динамічна планетарна екосистема. Являє собою своєрідну оболонку Землі, що містить всю сукупність живих організмів і ту частину неживої речовини планети, яка перебуває у безперервному обміні з цими організмами. Поєднує всі біогеоценози (екосистеми) планети.

За фізичними природними умовами біосфера поділяється на аеробіосферу (нижні шари атмосфери), гідробіосферу (вся гідросфера) та літобіосферу (верхні горизонти літосфери – твердої земної оболонки). Біосфера поширена на кілька кілометрів вгору та вниз від поверхні землі та океану. Верхня межа теоретично визначається озоновим шаром, нижня – дном океану та глибиною літосфери близько 6000 м (вона визначається температурою переходу води у пару та температурою денатурації білків).

Поняття «біосфера» запровадив австрійський учений Еге. Зюсс 1875 року. В.І. Вернадський створив вчення про біосферу. Ввів поняття «живої речовини» та відвів живим організмам роль головних перетворювачів планети.

Вся речовина біосфери поділено В.І. Вернадським на чотири категорії: відстале, живе, біогенне та біокосне.

Косова (нежива) речовина- Об'єкти, що утворюються в результаті процесів, не пов'язаних з діяльністю живих організмів (продукти тектонічної діяльності - магматичні та метаморфічні породи, деякі осадові породи).

Жива речовина- утворено сукупністю живих організмів, що населяють нашу планету.

Біогенна речовина- створюється та переробляється у процесі життєдіяльності живими організмами (гази атмосфери, кам'яне вугілля, нафта, сланці, вапняки тощо). Воно концентрує у собі потужну потенційну енергію. Після його утворення живі організми у біогенній речовині малодіяльні.

Біокосна речовина- особлива речовина, що є результатом спільної діяльності живих організмів і абіогенних процесів (грунт, кора вивітрювання, природні води). Живі організми відіграють провідну роль підтримці властивостей біокосних речовин. Так, вода, позбавлена ​​життя та її похідних (кисню, вуглекислоти тощо), в умовах земної поверхні є тілом хімічно малодіяльним, інертним.

В даний час жива речовина включає інші типи речовини, такі як радіоактивна речовина -атоми радіоактивних елементів (уран, торій, радій, радон та ін.); атоми речовин, розсіяних у природі -окремі атоми елементів, які у природі у розсіяному стані (молібден, кобальт, цинк, мідь, золото та інших.); речовина космічного походження- Речовина, що надходить на Землю з космосу (метеорити, космічний пил).

Життя в біосфері поширене нерівномірно, мозаїчно. Вона слабо виражена у холодних і спекотних пустелях, високо у горах, у центрах океанів. Висока концентрація, багатство та різноманітність життя притаманні областям розділу різних середовищ: газоподібного, рідкого та твердого. Життя зосереджено на контакті літосфери та атмосфери (наземне життя і особливо - у ґрунтах), атмосфери та гідросфери (поверхневі шари океану), літосфери та гідросфери (дно водойм). Особливо багаті життям області, де ґрунти, вода та повітря близько сусідять один з одним – узбережжя та мілководдя морів, лимани, естуарії річок. Місця найбільшої концентрації організмів у біосфері В.І. Вернадський назвав "плівками життя".

Жива речовина біосфери характеризується певними властивостями:

Прагненням заповнити собою весь навколишній простір.

Ця властивість пов'язана з інтенсивним розмноженням та здатністю організмів інтенсивно збільшувати поверхню свого тіла.

Можливість довільного переміщення в просторі.

Наприклад, проти течії води, сили тяжіння, вітру тощо.

Наявністю специфічних хімічних сполук (білків, ферментів та інших.), стійких за життя і швидко розкладаються після смерті. Органіка, що утворилася, і неорганічна речовина включаються в круговороти.

Винятковим розмаїттям форм, розмірів, складів.

Висока здатність адаптуватися до умов існування, що значно перевищують контрасти в неживій (кісній) речовині. Адаптація може здійснюватись

• 1) активним шляхом - за рахунок посилення опірності та розвитку регуляторних процесів, що дозволяють здійснювати всі життєві функції, незважаючи на відхилення фактора від оптимуму;
• 2) пасивним шляхом через підпорядкування життєвих функцій організму зміні факторів середовища, наприклад впадання в анабіоз;
• 3) через уникнення несприятливих впливів, наприклад, використовуючи сезонні міграції.

Феноменально високою швидкістю перебігу реакцій на кілька порядків (у сотні, тисячі і навіть мільйони разів) швидше, ніж у неживій природі планети.

Висока швидкість оновлення живої речовини. Для біосфери в середньому вона становить 8 років, причому для суші – 14 років, а для океану, де переважають організми з коротким терміном життя (наприклад, планктон) – 33 дні.

Жива речовина існує у формі безперервного чергування поколінь, завдяки чому сучасна жива речовина генетично пов'язана з живою речовиною минулих епох. У цьому характерним живої речовини є наявність еволюційного процесу, тобто. відтворення живої речовини відбувається не за типом абсолютного копіювання попередніх поколінь, а шляхом морфологічних та біохімічних змін.

Особливості взаємодії живої та неживої речовини знайшли відображення у законі біогенної міграції атомів В.І. Вернадського, який говорить: «Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньої участі живої речовини (біогенна міграція), або вона протікає в середовищі, геохімічні особливості якого (О2, СО2, Н2 і т.д. ) обумовлені живою речовиною, як тим, що нині населяє біосферу, і тим, що діяло Землі протягом всієї геологічної історії». Цей закон дає можливість людству свідомо управляти біогеохімічними процесами як у цілому Землі, і у її регіонах.

Діяльність живої речовини в біосфері певною мірою умовно можна звести до кількох основних функцій, що доповнюють уявлення про його перетворюючу біосферно-геологічну діяльність. В.І. Вернадський вперше розглянув функції живої речовини у своїй книзі «Біосфера» (1926 р.): газову, кисневу, окисну, кальцієву, відновлювальну, концентраційну функції, функцію руйнування органічних сполук, функцію відновлювального розкладання, метаболізму та дихання. Пізніше класифікація була дещо видозмінена, частина об'єднана, частина перейменована. З сучасних позицій виділяють такі функції живої речовини: енергетичну, газову, окислювально-відновну, концентраційну, деструктивну, транспортну, середотворчу, інформаційну, біогеохімічну діяльність людини.

Енергетична функціяполягає в тому, що в процесі фотосинтезу створюється органічна речовина, яка передає енергію по харчових ланцюгах (мережах) в екосистемі. Тому, В.І. Вернадський назвав зелені хлорофільні організми головним механізмом біосфери.

Основним джерелом енергії для біосфери є Сонце. 99% його енергії поглинається атмосферою, гідросферою та літосферою, а також бере участь у фізичних та хімічних процесах, таких як рух повітря та води, вивітрювання. Тільки близько 1% накопичується на первинній ланці та розподіляється у вигляді їжі між живими організмами. Частково енергія розсіюється у вигляді тепла, частково накопичується в органічній речовині, що омертвіла, і переходить у викопний стан.

Деструктивна функціяполягає у розкладанні та мінералізації мертвої органічної речовини редуцентами-деструкторами, хімічному розкладанні гірських порід та мінералів, залученні утворених елементів у біотичний кругообіг, тобто. зумовлює перетворення живої речовини на відстале. Так, хімічне розкладання гірських порід відбувається за активної участі бактерій, синьо-зелених водоростей, грибів та лишайників. Мертва органічна речовина розкладається до простих неорганічних сполук (вуглекислого газу, води, сірководню аміаку тощо). Організми вибірково вилучають і включають до біотичного кругообігу найважливіші поживні речовини: кальцій, калій, натрій, фосфор, залізо та ін. , багатих на енергію. Гумус є основою ґрунтової родючості. Він розкладається певними мікроорганізмами дуже повільно та поступово, забезпечуючи сталість та надійність у постачанні рослин біогенними елементами. Продукти мінералізації органічних речовин, розчиняючись у природних водах, багаторазово посилюють їхню хімічну активність у руйнуванні гірських порід.

Концентраційна (накопичувальна) функціяполягає у вибірковому накопиченні організмами з навколишнього середовища певних хімічних елементів. Частина таких біоелементів входить до складу тіл всіх живих істот, а частина зустрічається тільки у певних груп.

Здатність концентрувати елементи з розбавлених розчинів – це характерна риса живої речовини. Найбільш активними концентраторами багатьох елементів є мікроорганізми. Для побудови своїх кістяків чи покривів активно концентрують розсіяні мінерали морські організми. У деяких організмів концентрація окремих елементів становить понад 10% ваги тіла. Такі організми В.І. Вернадський запропонував називати за елементом: крем'яні (діатомні водорості, радіолярії, багато губок та ін.), залізні (залізобактерії), магнієві (літотамнієві водорості), кальцієві (молюски, вапняні водорості, корали, деякі ракоподібні), фосфорні (кості хребетних тварин) та ін. Відмираючи і захораниваясь у масі, вони утворюють скупчення цих речовин, формуючи гірські породи. Багато хто з них людина використовує як корисні копалини: залізні руди, боксити, фосфорити, вапняки та багато інших.

На особливу увагу заслуговує здатність морських організмів накопичувати мікроелементи, важкі метали, у тому числі отруйні (ртуть, свинець, миш'як), радіоактивні елементи. У тілі безхребетних і риб їх концентрація може в сотні тисяч разів перевищувати вміст у морській воді, що може загрожувати отруєнням важкими металами при їх вживанні або бути небезпечним у зв'язку з підвищеною радіоактивністю.

Розсіювальна функціяполягає в біогенному переміщенні атомів і проявляється через трофічну та транспортну діяльність організмів.

Крім залучення до хімічних реакцій, речовини переміщуються живими організмами та у просторі. Наприклад, розсіювання речовини при виділенні організмами екскрементів, загибелі організмів, різного роду переміщення у просторі, зміні покривів. Рослини виносять хімічні елементи із ґрунту на її поверхню, формуючи свої тіла часом до десятків метрів у висоту. Переміщають великі маси ґрунту та ґрунтів риючі тварини. На далекі відстані розносять речовину літаючі організми. Залізо гемоглобіну крові розсіюється, наприклад, через комах.

Середоутворююча функціязаснована на створенні одними організмами довкілля для інших і полягає в перетворенні фізико-хімічних параметрів середовища (літосфери, гідросфери, атмосфери) в умови, сприятливі для існування організмів. Наприклад, ліси регулюють поверхневий стік, збільшують вологість повітря, збагачують атмосферу киснем.

Ця функція є спільним результатом розглянутих вище функцій живої речовини: енергетична функція забезпечує енергією всі ланки біологічного круговороту; деструктивна та концентраційна сприяють вилученню з природного середовища та накопиченню розсіяних, але життєво важливих для живих організмів елементів. Дуже важливо відзначити, що в результаті середотворчої функції в географічній оболонці було перетворено газовий склад первинної атмосфери, змінився хімічний склад вод первинного океану, утворилася товща осадових порід у літосфері, на поверхні суші виник родючий ґрунтовий покрив.

Середоутворюючі функції живої речовини створили та підтримують баланс речовини та енергії в біосфері, забезпечуючи стабільність умов існування організмів, у тому числі людини. Водночас жива речовина здатна відновлювати умови проживання, порушені внаслідок природних катастроф чи антропогенного впливу.

Окисно-відновна функціяполягає в хімічному перетворенні головним чином тих речовин, які містять атоми зі змінним ступенем окиснення (сполуки заліза, марганцю, азоту та ін.). При цьому на поверхні Землі переважають біогенні процеси окиснення та відновлення. Зазвичай окислювальна функція живої речовини в біосфері проявляється у перетворенні бактеріями та деякими грибами щодо бідних киснем сполук у ґрунті, корі вивітрювання та гідросфері на більш багаті киснем сполуки. Відновлювальна функція здійснюється при утворенні сульфатів безпосередньо або через біогенний сірководень, що виробляється різними бактеріями.

Газова функціяполягає у здатності змінювати і підтримувати певний газовий склад довкілля та атмосфери в цілому. Переважна маса газів Землі має біогенне походження. У процесі функціонування живої речовини створюються основні гази: азот, кисень, вуглекислий газ, сірководень, метан та ін.

Залежно від того, про які гази йдеться, виділяється кілька газових функцій:

• Ш киснево-діоксидвуглецева – створення основної маси вільного кисню на планеті. Носієм цієї функції є кожен зелений організм. Виділення кисню йде лише за сонячного світла, вночі цей фотохімічний процес змінюється виділенням зеленими рослинами вуглекислого газу;
• Діоксидвуглецева, не залежна від кисневої - утворення біогенної вугільної кислоти як наслідок дихання тварин, грибів і бактерій. Значення функції зростає у сфері підземної тропосфери, яка має кисню;
• Ш озонна та пероксидводнева - утворення озону (і, можливо, пероксиду водню). Біогенний кисень, переходячи в озон, захищає життя від руйнівної дії радіації Сонця. Виконання цієї функції викликало утворення озонового захисного екрану;
• Ш азотна - створення більшості вільного азоту тропосфери з допомогою виділення його азотовыделяющими бактеріями під час розкладання органічного речовини. Реакція відбувається за умов як суші, і океану;
• Ш вуглеводнева - здійснення перетворень багатьох біогенних газів, роль яких у біосфері величезна. До них відносяться, наприклад, природний газ, терпени, що містяться в ефірних оліях, скипидарі і зумовлюють аромат квітів, запах хвойних.

Внаслідок виконання живою речовиною газових біогеохімічних функцій протягом геологічного розвитку Землі склалися сучасний хімічний склад атмосфери з унікальним високим вмістом кисню та низьким вмістом вуглекислого газу, а також помірні температурні умови. Добре видно, що газова функція є сукупністю двох основних функцій - деструктивної та середотворчої.

Транспортна функціяполягає у перенесенні речовини проти сили тяжіння та в горизонтальному напрямку. Жива речовина - єдиний чинник, що зумовлює зворотне переміщення речовини - знизу нагору, з океану - на континенти. Ще з часів Ньютона відомо, що переміщення потоків речовини на планеті визначається силою земного тяжіння. Нежива речовина сама по собі переміщається похилою площиною виключно зверху вниз. Тільки у цьому напрямі рухаються річки, льодовики, лавини, осипи. За рахунок активного пересування живі організми можуть переміщати різні речовини або атоми у горизонтальному напрямку, наприклад, за рахунок різних видів міграцій. Переміщення або міграцію хімічних речовин живою речовиною В.І. Вернадський назвав біогенною міграцією атомів чи речовини.

Інформаційна функція -накопичення живими організмами інформації, закодованої у спадкових структурах: ДНК та РНК, та передача наступним поколінням.

Біогеохімічна діяльність людини- перетворення, видобуток та переміщення речовини на відстані від місць їх виробництва чи видобутку.

Охоплює дедалі більшу кількість речовини земної кори потреб промисловості, транспорту, сільського господарства. Ця функція займає особливе місце в історії земної кулі і заслуговує на уважне ставлення і вивчення.

Таким чином, все живе населення нашої планети – жива речовина – знаходиться у постійному кругообігу біофільних хімічних елементів. Біологічний кругообіг речовин у біосфері пов'язаний з великим геологічним кругообігом.

Навколишній світ живих організмів біосфери є поєднанням різних біологічних систем різної структурної впорядкованості і різного організаційного становища. У зв'язку з цим виділяють різні рівні існування живої речовини – від великих молекул до рослин та тварин різних організацій.

• 1. Молекулярний (генетичний) - найнижчий рівень, у якому біологічна система проявляється як функціонування біологічно активних великих молекул - білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів. З цього рівня спостерігаються властивості, характерні виключно для живої матерії: обмін речовин, що протікає при перетворенні променистої та хімічної енергії, передача спадковості за допомогою ДНК та РНК. Цьому рівню властива стійкість структур у поколіннях.
• 2. Клітинний - рівень, у якому біологічно активні молекули поєднуються у єдину систему. Що стосується клітинної організації всі організми поділяються на одноклітинні та багатоклітинні.
• 3. Тканинний – рівень, на якому поєднання однорідних клітин утворює тканину. Він охоплює сукупність клітин, об'єднаних спільністю походження та функцій.
• 4. Органний - рівень, у якому кілька типів тканин функціонально взаємодіють і утворюють певний орган.
• 5. Організмовий - рівень, у якому взаємодія низки органів зводиться у єдину систему індивідуального організму. Подано певними видами організмів.
• 6. Популяційно-видовий, де існує сукупність певних однорідних організмів, пов'язаних єдністю походження, способом життя та місцем проживання. На цьому рівні відбуваються елементарні еволюційні зміни загалом.
• 7. Біоценоз і біогеоценоз (екосистема) - більш високий рівень організації живої матерії, що поєднує різні за видовим складом організми. У біогеоценозі вони взаємодіють один з одним на певній ділянці земної поверхні з однорідними абіотичними факторами.
• 8. Біосферний - рівень, у якому сформувалася природна система найвищого рангу, що охоплює всі прояви життя межах нашої планети. На цьому рівні відбуваються всі кругообіги речовини у глобальному масштабі, пов'язані з життєдіяльністю організмів.

При всій різноманітності жива речовина фізико-хімічно єдина, має одне й те саме еволюційне коріння. У природі немає такого виду, який реагував би на якийсь хімічний чи фізичний вплив якісно інакше, ніж організми інших видів. Закон фізико-хімічної єдності живої речовини має важливе практичне значення для людини. З нього випливає, що:

• Немає такого фізичного або хімічного агента (абіотичного фактора), який був би загиблим для одних організмів і абсолютно нешкідливий для інших. Різниця лише кількісна - одні організми більш чутливі, інші менше, одні під час відбору швидше пристосовуються, інші повільніше (пристосування йде у ході природного відбору, тобто. за рахунок тих, що не змогли адаптуватися до нових умов).
• Кількість живої речовини (біомаси) біосфери в межах аналізованого геологічного періоду є константа - такий закон константності кількості живої речовини В.І. Вернадського. Відповідно до закону біогенної міграції атомів, жива речовина є посередником між Сонцем та Землею. Якби кількість живої речовини коливалася, то енергетичний стан планети був би непостійним.
• Загальна видова різноманітність в біосфері є константа - число видів, що народжуються, в середньому дорівнює кількості вимираючих. Процес вимирання видів був неминучим через зміни умов життя планети. Причому вигляд ніколи не зникає поодинці, він «тягне за собою» ще близько 10 інших видів, що йдуть разом із ним. На їх місце, згідно з правилами екологічного дублювання, приходять інші види, особливо в ланці екосистем, що управляє, - серед консументів. Тому у всі геологічні періоди масового вимирання організмів спостерігалося і бурхливе видоутворення.

Біосфері, як і іншим її екосистемам нижчого рангу, властиві властивості, що забезпечують її функціонування, саморегулювання, стійкість та інші параметри:

Біосфера – централізована система. Центральною ланкою її виступають живі організми (жива речовина).

Біосфера – відкрита система. Її існування немислимо без надходження енергії ззовні. Вона відчуває вплив космічних сил, насамперед сонячної активності.

Біосфера - саморегулююча система, для якої, як зазначав В. І. Вернадський, характерна організованість. В даний час цю властивість називають гомеостазом, розуміючи під ним здатність повертатися у вихідний стан, гасити обурення, що виникають включенням ряду механізмів. Гомеостатичні механізми пов'язані в основному з живою речовиною, її властивостями та функціями.

Біосфера - система, що характеризується великою різноманітністю. Різноманітність – найважливіша властивість усіх екосистем. Біосфера як глобальна екосистема характеризується максимальною серед інших систем різноманітністю. З ним пов'язана можливість дублювання, підстрахування, заміни одних ланок іншими (наприклад, на видовому чи популяційному рівнях), ступінь складності та міцності харчових та інших зв'язків.

Важлива властивість біосфери - наявність у ній механізмів, що забезпечують кругообіг речовин та пов'язану з ним невичерпність окремих хімічних елементів та їх сполук. Тільки завдяки кругообігу та наявності невичерпного джерела сонячної енергії забезпечується безперервність процесів у біосфері та її потенційне безсмертя.

Все різноманіття видів діяльності людини в біосфері супроводжується зміною її складу, енергетичного балансу, кругообігу складових її речовин та ін. Спрямованість і ступінь цих змін призводить до виникнення екологічної кризи, яка характеризується:

поступовою зміною клімату планети внаслідок зміни балансу газів в атмосфері;

загальним та місцевим (над полюсами, окремими ділянками суші) руйнуванням біосферного озонового екрану;

забрудненням Світового океану важкими металами, складними органічними сполуками, нафтопродуктами, радіоактивними речовинами, насичення вод вуглекислим газом;

розривом природних екологічних зв'язків між океаном та водами суші внаслідок будівництва гребель на річках, що призводять до зміни твердого стоку, нерестових шляхів тощо;

забрудненням атмосфери з утворенням кислотних опадів, високотоксичних речовин внаслідок хімічних та фотохімічних реакцій;

забрудненням вод суші, у тому числі річкових, що служать для питного водопостачання, високотоксичними речовинами, включаючи діоксини, важкі метали, феноли;

опустелювання планети;

деградацією ґрунтового шару, зменшенням площі родючих земель, придатних для сільського господарства;

радіоактивним забрудненням окремих територій у зв'язку із захороненням радіоактивних відходів, техногенними аваріями тощо; накопиченням на поверхні суші побутового сміття та промислових відходів, особливо практично не розкладаються пластмас; скороченням площ тропічних та північних лісів, що призводить до дисбалансу газів атмосфери, зокрема скорочення концентрації кисню в атмосфері планети;

забрудненням підземного простору, включаючи підземні води, що робить їх непридатними для водопостачання;

масовим та швидким, лавиноподібним зникненням видів живої речовини;

погіршення середовища життя у населених місцях, насамперед урбанізованих територіях;

загальне виснаження та нестача природних ресурсів для розвитку людства;

зміна розміру, енергетичної та біогеохімічної ролі організмів, переформування харчових ланцюгів, масове розмноження окремих видів організмів.