Spatiul planetei noastre, în care există o „de lucru“ materie vie, numit biosfera (din BIOS-ul grecesc -. Viața și sfera - o sferă).
Prima prezentare a biosferei ca o „zonă de living“ si invelisul exterior al Pământului formulat JB Lamarck (1802). În știință, termenul pentru prima dată, a prezentat austriac geolog Eduard Suess în 1875, cu toate acestea, o învățătură integrală a biosferei a creat compatriotului nostru restante, fondatorul și primul președinte al Academiei de Științe a Ucrainei V. I. Vernadsky.
Biosferă (în sensul modern) - un fel de coajă a Pământului, conține totalitatea organismelor vii și partea substanței a planetei, care este în schimb continuu cu aceste organisme.
Biosfera - este un set complet de toate ecosistemele planetei, sistem termodinamic deschis, care este alimentat cu energie din exterior și materialul pentru sinteza compușilor organici și evacuările în deșeurile de mediu care asigură durabilitatea sa.
Conceptul de biosferă are două aspecte: pe de o parte ca un pachet financiar specific al spațiului terestru, celălalt - ca un ecosistem global. Din punctul de vedere al componentelor constituente Biosphere - o parte inferioară a atmosferei și hidrosferei părții superioare a litosferei populate de organisme vii, sau expresia Vernadskii VI - „Zona de distribuție a materiei vii“
Biosferă a apărut odată cu apariția vieții pe Pământ și vârsta sa de viață este de aproximativ 3.6-3.8 miliarde de ani, suma -. Aproximativ 0,4% din planetei, masa - octombrie 16 kg (
0,05% din masa Pământului).
V.Vernadsky identifică șase tipuri de materiale ale biosferei:
• materie vie - mulțimea tuturor instalațiilor existente pe Pământ, animale, microorganisme, ciuperci;
• substanță biogenă - reziduuri corp (turbă, cretă, ulei de șist, apatită);
• materia fără viață (inert) - în formarea corpului nu poate lua de participare (roci de origine abiotic);
• substanța bioinert - produsul de reacție a materiei și materia fără viață (sol) în viață;
radionuclizi, care determină existența căldurii radiogenică, iar produsele lor de dezintegrare - • substanțe radioactive;
• materia cosmică - praf cosmic și meteoriți.
limite ale biosferei definite de distribuție limite, materia vie de muncă activă:
• partea inferioară a atmosferei (de la suprafață la teaca de ozon, adică la o înălțime de 25 km). care este delimitată de un strat de ozon retardare viață lungimi de undă gubitelnue scurte de radiatii ultraviolete;
• Toate hidrosfera (organismele vii penetrează întreaga adâncime a oceanelor - până la 10-11 km);
• partea superioară a litosferei, care este cauzată de starea de penetrare a temperaturii sub suprafață a apei în stare lichidă (la o adâncime de aproximativ 5-7 km, iar în unele cazuri mai profunde).
Deși limitele biosferei este destul de îngust, este această mică coajă de dimensiunea planetei este zona de origine, dezvoltare și conservare a lungul a miliarde de ani de viață într-unul din punctele universului.
Potrivit diferitelor surse, biosfera originea 3.5 - 4500000000 ani în urmă.
Conform conceptelor moderne, dezvoltarea geosferei lipsit de viață, și anume coajă format de materialul Pământului, a avut loc în primele etape ale miliarde noastre planeta de ani în urmă. Modificări în forma Pământului au fost legate de procesele geologice care au loc în scoarța Pământului pe suprafața și straturile profunde ale planetei, și se manifestă în erupții vulcanice, cutremure, schimbarea de scoarța terestră, construirea munte. Astfel de procese au loc și planete acum lipsite de viață ale sistemului solar și sateliții lor - Marte, Venus, Luna.
Odată cu apariția vieții (forme rezistente auto în curs de dezvoltare), mai întâi încet și slab, apoi mai rapid și mai semnificativă a fost influența evidentă a materiei vii în procesele geologice ale Pământului. Activități ale materiei vii, a pătruns în toate colțurile lumii, a dus la apariția unei noi formațiuni - biosfera - sunt strâns legate între ele sistem uniform de organisme și procese geologice și biologice, de conversie și materiale de energie.
Dimensiunile transformărilor implementate materiei vii, a ajuns la o scară planetară, modificând în mod substanțial apariția și evoluția Pământului.
Evoluția biosferei este strâns legată de evoluția Pământului și este împărțit în mai multe faze:
1. Formarea timpurie crusta, hidrosfera, și atmosfera, apariția ciclurilor materiei geologice; mare circulație geologică - circulația maselor de aer, apă și minerale conținute în acestea, se deplasează produse rocă de rupere suprafața unei planete și din nou în interiorul său (aproximativ 4,6 Ga acum);
2. Evoluția chimică (acum 4,6-3,8 miliarde de ani) - dezvoltarea proceselor de sinteză și acumulării de compuși simpli organici necesari pentru viață (aminoacizi, peptide simple, baze azotate, glucide simple);
3. (acum 3,8-1,2 miliarde de ani) - dezvoltarea unei evoluții a biosferei de lungă durată a lumii procariote, apariția ciclului biologic al substanțelor, formarea atmosferei de oxigen;
4. Apariția eucariotelor, soluționarea terenurilor, dezvoltarea biodiversității lumii moderne (acum 1,2 miliarde de ani - prezent). Primele organisme vii au fost anaerob (mediu lipsit de oxigen a existat), atunci existau organisme autotrophs sunt capabile de a sintetiza compuși organici din compuși anorganici (dioxid de carbon, apă, nitrogenosoderzhaschih și compuși care conțin fosfor) cu energie solară (fotosinteză) sau reacții de oxidare (chemosynthesis). Primele organisme fotosintetice sunt bacterii (cianobacterii, care a dat naștere proceselor de dezvoltare în lanțul alimentar „producător - consum - decomposers“ - circuit de alimentare care, prin substanța neanimate - compuși minerali -. S-au retras într-un cerc de substanțe curge în acest cerc format substanțe ciclu biologic.
ciclism geologice și biologice a materiei împreună au reprezentat pentru ciclism biogeochimice. combinând în aceasta o capacitate enormă de viteză geologice și extraordinară și activitatea biologică. ciclu biogeochimic format peste 1.5-2000000000 de ani, apoi stabilizat și, în esență, nu a schimbat în ultimii 2 miliarde de ani.
schelete calcaroase de nevertebrate formate roci sedimentare (cretă, calcar). Dispariția treptată a algelor albastre-verzi și roșii au contribuit la depunerea de calciu. Unele specii de alge și bureți au condus la acumularea de dioxid de siliciu. Cărbune este formată din reziduuri vegetale, ulei - de la plancton mările antice și alte corpuri de apă.
Circulația a materiei și energiei în biosferă
Biosferă, a apărut și a format 1-2 miliarde. Cu ani în urmă (de data aceasta prima a descoperit rămășițele organismelor vii), este în echilibru dinamic constantă și dezvoltare. Pe Pământ, anual și a distrus 10 tone de materie vie. O astfel de circulație intensivă a substanțelor biosferă create și determină stabilitatea și integritatea este legată de activitatea biomasei planetei. Spre deosebire de materia moarta materie vie capabile să acumuleze energie, pentru a reproduce și are reacții de viteză mare.
Biosfera este un sistem termodinamic deschis. Energia pe care le primește de la Soare și din interiorul Pământului (energia termică de degradare radioactivă a substanțelor în scoarța terestră și miezul planetei).
În biosferă, energia se obține din exterior este transformată și disipată, sub rezerva două legi fundamentale ale termodinamicii. Prima lege a termodinamicii - aceasta este legea de conservare a energiei (energia nu poate nici să apară și nici nu dispar, ci doar transformat dintr-o formă în alta). A doua lege a termodinamicii studiază direcția schimbării energiei de înaltă calitate în procesul de transformare de la o formă la alta (legea descrie raportul dintre lucrul mecanic util și irosite în timpul transformării formelor de energie). Conform celei de a doua lege a termodinamicii, orice lucrare este însoțită de o transformare de energie ridicată în energie și scăderea cea mai scăzută calitate - căldura - și conduce la o creștere a entropiei (cantitatea de energie de cea mai slaba calitate, nepotrivite pentru lucrul mecanic util, adică, disiparea energiei); Ecosistem entropie - o măsură de tulburare, cantitatea de energie măsură inaccesibile pentru utilizare; entropiei maxime caracteristice ecosistemelor degradate sau cele care sunt pe scenă dispariție.
Energia solară, energia internă a Pământului se găsește în natură procesele de formare a CONSTANTĂ, transformare și scheme ale multor compuși chimici precum transportul substanțelor în interiorul planetei. Totalitatea acestor fenomene VI Vernadsky numitele procese geochimice. Unul și elementele cele mai chimice în interiorul „pământul trecut istoric inclus în compușii specifici care au fost testate modificări, transformări și transfer. Aceste procese legitime de implicare reumplut a elementelor chimice și substanțe în fenomenele care au loc în hidrosfera atmosferă și litosferă, numit ciclu de substanțe.
În funcție de faptul dacă sau de a lua parte la ciclul de a nu organisme vii sau, distincția între cifra de afaceri abiotici și biotici.
ciclu Abiotică. Abiotice (mari sau geologice) circulația substanțelor există în interiorul pământului și membranele geologice se realizează prin influența directă a energiei solare și energia pe materialul pământ. distribuția neuniformă a energiei în coji de pământ facilitează transferul substanțelor și asigură astfel circulația lor. Cracare roci datorate transferului de apă pentru încălzire și răcire, debitul de aer și acești curenți de substanțe diferite, intemperii, levigarea apă a diferitelor elemente chimice - parte dintr-un ciclu mare de materie în natură. Cel mai izbitor exemplu de circuit de circulare abiotic este apa în natură. Este clar că abiotici de circuit a existat cu mult înainte de apariția vieții pe planeta noastră și formarea biosferei.
circulație biotice. Odată cu apariția vieții pe Pământ și formarea în interiorul cochiliei geologice a biosferei planetei a accelerat din cauza ciclism de materie de activitate vitală a organismelor vii. ciclism biotice de materie a apărut din cauza lanțurilor trofice stabilite și rețele.
Biotic circulație - un fenomen de continuu, ciclic, dar inegale în
și spațiu-timp substanțe drept redistribuire, energie și informație
în cadrul sistemelor ecologice la diferite niveluri ale organizației. De asemenea, este numit biotică sau mici, deoarece are loc chiar și într-un spațiu mai mic decât abiotici, - în biosferă. Timpul necesar pentru trecerea unui ciclu complet de substanțe de tratament în circulație biotice este mult mai mică decât în abiotici.
Organisme vii în actul de circulație biotica ca un catalizator pentru a sintetiza rapid noi, transforma si distruge compușii organici existenți.
Datorita circuitelor de putere din biosferă în mod constant nu este numai ciclul apei, schimbul constant de energie și de ciclism de materie și că organismele vii sunt utilizate în formarea și menținerea funcțiilor vitale ale corpului lor, precum și asigurarea proceselor de reproducere. In total sunt aproximativ 80 de elemente chimice necesare biota. Deoarece deșeurile sau după moartea acestor elemente re introduse în mediu și sunt folosite din nou de către alte organisme (substanțe cu ciclu constant).
. Elemente chimice care, ca de obicei sunt utilizate în cantități mari (nu mai puțin de 0,1% din greutatea corporală totală) - este macronutrienti (nutrienți) C, H, N, P, K, Ca, etc. Ele sunt absorbite de către organismele de de mediu și se concentrează în celule. Elemente organismelor dorite în cantități mai mici (până la 0,1%), numite microcelule. Cu, Mo, V și altele.
Evoluția biosferă a fost pe cale de complexitatea structurii comunităților biologice, înmulțirea numărului de specii și pentru a îmbunătăți adaptabilitatea acestora. Procesul evolutiv a fost însoțită de o creștere a eficienței de conversie a energiei și a substanțelor de sisteme biologice: comunitățile populațiilor organisme. Punctul culminant al evoluției vieții pe pământ a fost un om care, ca o specie pe baza numeroase modificări dobândite nu numai conștiința (forma perfectă a ecranului lumii), dar, de asemenea, capacitatea de a face și de a folosi instrumente în viața ta. Prin intermediul unor instrumente ale omenirii a fost de fapt pentru a crea un mediu artificial al habitatului lor (de decontare, locuințe, haine, alimente, masini si multe altele).
Creșterea populației, un salt calitativ în dezvoltarea științei și tehnologiei de-a lungul ultimelor două secole, și mai ales în zilele noastre, au condus la faptul că activitățile umane a devenit un factor de scară globală, forța de ghidare a evoluției în continuare a biosferei.
De-a lungul ultimilor o sută de ani, mai ales în ultimele decenii ale secolului XX. activitățile umane au dus la încălcări semnificative ale ciclului materiei în biosferă, dezvoltarea crizei globale de mediu. Că activitatea umană accelerat în mod semnificativ la intemperii a rocilor în atmosferă a condus la acumularea unei cantități de substanțe nocive, care a condus la dezvoltarea unor schimbări nefavorabile climatice (efect de seră), apariția găurilor de ozon și ploile acide, degradarea solului datorită acumulării excesive de compuși chimici toxici. Datorită creșterii apelor naturale și solurile concentrațiile metalelor, petrol, pesticide, degradate și mor ecosistemul retardat circulația substanțelor în ciclul biologic, precum și alte efecte adverse care conduce la perturbări ale funcționării ecosistemului. Omul produce, de asemenea, cantități uriașe de substanțe care nu pot fi ținute ciclu biologic (plastic, polietilenă, etc.), deoarece acestea nu se descompun agenți de descompunere.