1. Conceptul, compoziția și structura biosferă
Biosferă - sistemul ecologic la nivel mondial, care include toate organismele vii cu mediul lor.
MAB este o multitudine de părți de cochilii terestre (lito, hidro- și atmosfera) care este populat de organisme vii, sub influența lor și produsele din viața lor ocupat.
În cei 20 de ani X X - doctrina secolului al biosferă a fost dezvoltat și transformat într-un naturalist remarcabil Academicianul VI Vernadsky. El a subliniat în primul rând rolul crucial al organismelor care trăiesc în educația biosferă. Conform definiției sale, biosfera - învelișul structural al Pământului, creat de viața însăși, în cazul în care nu numai că trăiesc, dar care este transformat de organismele vii și este asociată cu activitatea lor. Astfel, biosfera - este viața și mediul înconjurător, iar rezultatul activității organismelor.
Dimensiunile biosferei. În conformitate cu învățăturile lui VI Vernadsky, biosfera - este zona planetei în care există sau a existat vreodată, și care viața este expus în mod constant pentru organismele vii. Prin urmare, biosfera este regiunea existenței nu numai ecosistemelor moderne, ci include, de asemenea, zonele în care substanțele rezultate din activitatea vitală a organismelor vii. Astfel de substanțe sunt numite biogene. Aproape toată atmosfera de oxigen are o origine biogen. Biogenă sunt multe minerale (petrol, cărbune, gaz, etc.).
Prin această abordare, VI Vernadskii extins semnificativ biosferă, inclusiv în toate hidrosfera (adâncime de până la 11 km), atmosfera inferioară (a stratului de ozon, o înălțime de 25-35 km), unde sa concentrat aproape tot oxigenul și o parte a litosferei la adâncimea de origine biogen mineral ( 8-10 m, rar 3 km).
Structura biosferei. MAB are o structură ierarhică. În mod tradițional în structura biosferei secretă atmosferă și litosferă hidrosferă. Atmosfera este împărțit în straturi în funcție de temperatura aerului este sub 0 ° C -altobiosfera peste 0 „C - tropobiosfera Hidrosfera include okeanobiosferu și akvabiosferu, adică solenoid și apă dulce mediu, și este, de asemenea, divizată în straturi, în funcție de. iluminare: .. fotografică și disfoto- afotosfery Geo (bio) constă într-o sferă terrabiosfery (mediu solid-apos) și litobiosfery (mediu aer solid) ecosistemul subsphere Dedicated includ diferite nivele ierarhice.
Compoziția 7 biosferă include părți eterogene profunde:
substanță în dezintegrarea radioactiva:
atomi de substanțe chimice împrăștiate reacții nelegate;
originea cosmică a substanței.
Materia vie pe platoul de filmare planeta organismelor (floră și faună, microorganisme).
Nutrienții - un set de substanțe rezultate din activitatea organismelor (turbă, ulei, cretă, gaze naturale, etc.).
substanța inerta - un set de substanțe în formarea organismelor vii, care nu sunt implicate, și anume roci vulcanice, anorganice, apa,
Bioinert substanță - produse de descompunere a mineritului și a prelucrării și care trăiesc sedimente organisme (sol, ape naturale).
2. Principalele funcții ale biosferei
Cu capacitatea de a transforma energia solară în energie chimică, plante și alte organisme au un număr de funcții biologice fundamentale la scară planetară.
Funcția de gaz. ființele vii sunt în mod constant schimb de oxigen și dioxid de carbon la mediu în procesele de fotosinteză și respirație. Plantele au jucat un rol decisiv în formarea compoziției atmosferei moderne. Ei controlează strict concentrația de oxigen și dioxid de carbon, care sunt optime pentru biota moderne.
Funcția de concentrare. În evoluția organismelor au învățat să extragă dintr-o soluție apoasă diluată și alte componente ale mediului necesare pentru aceste substanțe crescând în mod repetat, concentrația acestora în organism.
Astfel, corpul trece prin volume mari de aer și soluții naturale, organismele vii se realizează migrația biogene și concentrarea elementelor chimice și compușii acestora.
Funcția Redox. Multe substanțe în natură sunt extrem de stabile și să nu sufere de oxidare în condiții normale. Celulele vii au un astfel de catalizator eficient - enzime, care sunt în măsură să pună în aplicare mai multe reacții redox sunt de milioane de ori mai rapid decât este posibil în mediul abiotic. Prin aceste organisme vii accelera în mod semnificativ procesele de migrare a elementelor chimice din biosferă.
Funcția de informare. Odată cu apariția primelor ființe vii de pe planetă, și acolo a fost un ( „viu“) informație activă, diferite de informațiile „mort“, care este o simplă reflectare a structurii. Organismele au putut obține informații prin conectarea cu un flux de energie activă a structurii moleculare, care joacă rolul programului. Capacitatea de a primi, stoca și transmite informații moleculare realizate evoluția anticipativ în natură și a devenit un factor important de mediu în coloana vertebrală.
Aceste funcții de materie vie formează un puternic funcții de habitat biosferă. Activitățile organismelor vii a condus la structura modernă a atmosferei. Capacul vegetal determină esențial echilibrul de umiditate, distribuția umidității și caracteristicile climatice ale spațiilor mari. Organismele vii joacă un rol-cheie în auto-purificare a aerului și a apei. Datorită plante, animale și microbi din sol creat și menținut fertilitatea. Astfel, biotopului biosferă generează și controlează starea mediului.
Ar trebui să fie clar faptul că mediul nostru - nu este, prin care se fixează o dată și de durată poziție fizică, dar suflarea vie a naturii, fiecare moment al lucrării produse de multe ființe vii.
3. Cicluri biogeochimice ale substanțelor din biosferă
ciclu al materialului - proces natural de substanțe multiple participa la fenomenele care au loc în biosfera Pământului. Substanță implicată în ciclism, nu numai în mișcare, dar se confruntă, de asemenea, o transformare și de multe ori își schimbă starea fizică și chimică. Mai ales rol activ în accelerarea circulației și transformarea vie juca organisme.
Energia solară din lume este de două tipuri de cicluri Materie:
mare (biochimic) - în biosferă;
mici (biotice) - în cadrul sistemelor ecologice elementare.
circulație mare de substanțe - un proces non-stop-planetar drept ciclic, non-uniform în spațiu și timp redistribuire de substanță, energie și informație în mod repetat în cadrul biosfera modernizarea continuă a sistemului ecologic.
Ciclul de material mic se dezvoltă printr-o circulară mare și constă în circulația substanțelor între sol, plante, microorganisme și animale.
Atât ciclul interconectate și constituie un singur proces, care asigură reproducerea materiei vii și are un efect activ asupra aspectului biosfera.
Pe planeta noastră, a existat întotdeauna o bicicleta geochimică a materiei, dar cu apariția vieții pe Pământ, datorită oțelului biogeochimica geochimic - mai complexă și diversă. Prin urmare, vorbind despre ciclul biogeochimic al materiei sau a ciclului biogeochimic.
Există trei tipuri principale de cicluri biogeochimice:
1) ciclul apei;
elemente de ciclu avantajos în fază gazoasă (oxigen, carbon, azot, etc.);
elemente de ciclu, în mod avantajos în fazele solide și lichide (fosfor și colab.).
Ciclul carbonului începe pe teren cu fixarea dioxidului de carbon de către plante în timpul fotosintezei.
CO2 și NRT format este eliberat carbohidrați și oxigen, carbon fix în plante într-o anumită măsură, consumate de animale. plante perimate și animale biodegradabile, prin carbon materia organică moartă este oxidat la bioxid de carbon și reintră în atmosferă. În plus, carbonul parțial alocat în toate fazele ciclului în compoziția CO2 în timpul respirației plantelor și animalelor. Acest ciclu de carbon are loc în ocean.
Ciclul de azot (Figura 5). Azot, care este foarte mult în atmosfera absorbită de plante numai după compus cu hidrogen sau oxigen. Acest lucru apare de obicei ca urmare a diferitelor fenomene fizice care au loc în atmosferă (fixare atmosferică) și de fabricație (fixare industrială), precum și prin acțiunea bacteriilor fixatoare de azot sau alge (biofiksatsiya). Compușii cu azot utilizat de către plante și prin intermediul lanțului alimentar pentru animale cad. Animale și vegetale deșeuri, organisme moarte se descompun și folosind bacterii denitrificatoare are loc de recuperare a azotului și returnați-l în atmosferă.
Fig. 5 - Ciclul azotului
În prezent, agricultura și industria cont de azot aproape 60% mai mult decât fixe ecosisteme terestre naturale, ceea ce duce la acumularea de nitrați în sol și în lanțurile alimentare.
ciclurile biogeochimice și substanțe asociate acestora de conversie a energiei este baza de echilibru dinamic și stabilitatea biosferei. cicluri normale, non-biogeochimice sunt un caracter aproape circulară, aproape vicios. Acest lucru este susținut de o cunoscută compoziție consistență și echilibru, cantitatea și concentrația componentelor în biosferă, cum ar fi compoziția atmosferică, concentrația de sare în apă a oceanelor, etc. La rândul său, o astfel de constanța cauze genetice și adaptarea fiziologică a organismelor vii la existența pe Pământ,
4. Evoluția biosferei. Conceptul de noosfera. Conceptul de tehnosferei
Apariția și existența tuturor ecosistemelor din biosferă datorită evoluției. Sisteme dinamice-susținere auto-evoluează în direcția de complexitatea organizării și apariția ierarhiei sistemului, În primul rând Cauză, sursa forțelor de conducere ale modificărilor calitative consecutive în sistemele ecologice este fluxul de energie prin intermediul sistemului și selectarea celor mai eficiente convertoare de energie, materie și informații.
Evoluția biosferei este compus din faza dobioticheskoy, în timpul căreia evoluția chimică a produs apariția vieții și, de fapt, evoluția biotice.
1. Formarea planetei (aproximativ 4,5 miliarde. Cu ani în urmă). atmosferă primară a avut o temperatură ridicată și conținând hidrogen, azot, vapori de apă, metan, amoniac, gaze inerte și alte conexiuni simple.
2. Aspect circulație abiotică a substanțelor în atmosferă, datorită răcirii sale treptată și energia radiației solare. Apare hidrosfera apă lichidă formată, ciclu de apă, elemente de migrare a apei și a reacțiilor chimice multifazice în soluții. Există o selecție și creștere molecule.
3. Formarea compușilor organici în procesele de condensare și polimerizare, compuși simplu C, H, O, N, datorită energiei radiației ultraviolete de la soare, radioactivitatea, descărcarea electrică și alte impulsuri de energie. Acumularea de energie radiantă în substanțe organice.
4. Apariție de circulație a compușilor organici de carbon. Dalneyshee complicație a substanțelor organice și apariția unor complexe stabile de macromoleculelor; apariția unor sisteme de auto-reproducere moleculare.
Apariția vieții (aproximativ 3,5 miliarde. Cu ani în urmă). Structurarea proteine și acizi nucleici cu membranele biologice duce la apariția unor organisme asemănătoare virusului și celule primare capabile de divizare. circulație Biotic are loc și generează funcții ale materiei vii.
5. Dezvoltarea fotosintezei și schimbarea care rezultă în compoziția mediului: creșterea cantității de oxigen. Accelerată migrația biogenă a elementelor.
6. Apariția organismelor multicelulare, plante terestre și animale duce la complicații în continuare a ciclului biogeochimic. Există sisteme complexe de mediu care conțin toate nivelurile trofice ale organizației. Acesta a obținut un grad ridicat de izolare a ciclului biogeochimic.
7.Uvelichenie diversitatea biotice și complexitatea structurii și organizarea funcțională a ființelor vii și biosfera ca întreg. Organismele sunt ocupate toate nișele ecologice de pe planetă.
8. Aspectul persoanei - lider al evoluției. Apariția și dezvoltarea societății umane, implicarea în fluxurile de materie tehnogenezei disproporționată și energie încalcă închiderea ciclurilor biogeochimice, provoca crize ecologice antropice și a devenit un factor negativ în evoluția biosferei.
Intervenția omului a provocat apariția pe pământ a unui mediu nou calitativ - tehnosferă. Tehnosferei - o parte din biosfera, oamenii convertite prin acțiuni directe sau indirecte ale instalațiilor tehnice și produsele activității sale ocupat. Unii oameni de știință cred că tehnosferei noosfera sinonime, alții - să recunoască tehnosferă ca stat de tranziție de biosferă la noosfera.
Tradus din limba greacă „noosfera“ - este domeniul rațiunii, din punct de vedere științific, noosfera - este conștiința colectivă, care va controla direcția evoluției viitoare a planetei. Dezvoltarea conceptului de noosfera VI Vernadsky definit ca o etapă de evoluție a biosferei, care se caracterizează prin rolul principal de activitate rațională și conștientă a societății umane în dezvoltarea biosferei. activitățile umane rezonabile ar trebui să fie principalul factor în dezvoltarea biosferei.
Noosfera, dar VI Vernadsky, - este biosfera, controlat inteligent de om. . „Toată umanitatea, luați împreună reprezintă o masă nesemnificativă a substanței planetei, puterea lui nu este conectat cu mama sa, dar cu creierul lui, mintea și regizat acest motiv, lucrarea sa.“ Omul trebuie să înțeleagă „că nu este o întâmplare, indiferent de ambiant fenomen natural care acționează în mod liber. Este inevitabil manifestarea procesului natural de mare, durează în mod regulat pentru cel puțin 2 milioane de ani.
Conform legii noosfera VI Vernadsky: biosfera se va transforma în mod inevitabil în noosfera, și anume o zonă în care mintea umană va juca un rol dominant în dezvoltarea sistemului om-natură. Cu alte cuvinte, auto-dezvoltare haotică, bazată pe procesul natural de auto-reglementare, se înlocuiește cu o strategie rezonabilă, bazată pe o bază programată prezicerea, reglementarea proceselor naturale.
În cazul în care noosfera - este viitorul unității armonioase a omului și a naturii, cu o poziție dominantă în sistemul minții umane, tehnosferă - este mediul în care trăim acum.