2.1. Тема: «Биосфера – живая оболочка земли

Тема: «Биосфера – живая
оболочка земли»
Вопросы:
1. Эволюция биосферы
2. Состав, строение и границы биосферы
3. Живое вещество биосферы: особенности ,
принципы, функции.
4. Потоки вещества и энергии в биосфере
Жизнь – это этап эволюции материи,
возможность, присущая всем пространствам и
временам
3,5 млрд. лет назад в первобытном океане
Земли
началось
образование
первых
органических соединений – «органического
бульона»,
объединяясь,
органические
молекулы стали образовывать коацерватные
капли,
затем
появились
молекулы,
способные к самовоспроизведению.
Это означало рождение Жизни
Способ питания фотосинтезирующих
организмов
Биосфера – это живая оболочка земли,
т.е. система живых организмов и среды,
которая функционирует и развивается как
единое целое.
Биосфера – это область активной жизни,
включающая в себя нижнюю часть
атмосферы, всю гидросферу и верхнюю
часть литосферы.
Атмосфера
делится на слои:
тропосфера,
стратосфера,
мезосфера и
экзосфера
Вывод:
Выносливость жизни в целом к отдельным
факторам окружающей среды шире диапазонов
тех условий, которые существуют в границах
современной биосферы. Следовательно, жизнь
обладает значительным «запасом прочности»,
устойчивости
к
воздействию
среды
и
потенциальной способностью к еще большему
распространению.
Состав биосферы по Вернадскому
Живое вещество совокупность всех живых
организмов биосферы
(растения, животные,
микроорганизмы)
Косное вещество –
совокупность тех веществ в
биосфере, в образовании
которых живые организмы
не участвуют (космическая
пыль, метеориты)
Биогенное вещество –
продукты
жизнедеятельности
живых организмов
Биокосное вещество –
продукты распада и
переработки горных и
осадочных
пород
живыми организмами
Химический состав живого вещества
Постоянные
компоненты
Главные ~99%
Сопутствующие ~1%
Следовые <0,05
Н – 11,0%
С – 18%
О – 70%
Na, Mg, P, Ca, K, Cl, N
B, F, Si, Mo, Mn, Co, Fe, Co,
Zn
Жизнь есть химическое производное земной коры
Основные жизненно важные элементы
С - углерод
Н - водород
N - азот
О - кислород
Р - фосфор
S - сера
Все элементы этой группы совершают в биосфере круговороты,
переходя от одних организмов к другим.
Вывод: если какого-либо элемента организму не хватает, то он
перестает расти и размножаться, несмотря на то, что все остальные
необходимые элементы могут при этом присутствовать в достаточном
количестве.
Отличительные особенности
живого вещества
Способ использования энергии – главная
Способность к самовоспроизведению – уникальная
Биогеохимические принципы
живого вещества
• Биогенная миграция атомов
химических элементов
• Эволюция видов
• Максимальное заселение
планеты живым веществом
• Константа живого вещества
Функции живого вещества
Функции
Краткая характеристика
происходящих процессов
Энергетическая
Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе;
передача энергии по пищевой цепи разнородного
живого вещества
Концентрационная
Извлечение и накопление живыми организмами
биогенных элементов из окружающей среды для
построения тела
Деструктивная
Средообразующая
Транспортная
Разложение остатков мертвых организмов;
превращение живого вещества в косное
Преобразование физико-химических параметров среды
(главным образом, за счет необиогенного вещества)
Перенос вещества против силы тяжести и в
горизонтальном направлении
События, произошедшие в природной среде
Земли, в результате средообразующей
функции живого вещества
 был преобразован газовый состав первичной атмосферы;
 изменился химический состав вод первичного океана;
 образовались некоторые горные породы в литосфере
(залежи железа, марганцевых руд, фосфоритов, бокситов,
кремнистных и карбонатных пород);
 возник на поверхности суши почвенный покров;
 была создана испарительная поверхность в виде гигантской
по площади суммарной листовой поверхности;
 сформировалась значительная часть наносов на Земле (80%
мелкозема образовалось из монолитной горной породы);
 живое вещество контролирует глобальные циклы миграции
биогенов, т. е. Веществ, концентрация которых во многом
зависит от деятельности биоты).
Вывод: таким образом, живое вещество трансформирует
солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю
в непрерывный круговорот. Живое вещество определило
современный состав атмосферы, гидросферы, почв и, в
значительной степени, осадочных пород Земли.
В.И.Вернадский писал:
«Прекращение жизни было неизбежно связанно с
прекращением химических изменений если не всей
земной коры, то во всяком случае ее поверхности –
лика Земли, биосферы»
Ультрафиолетовые
лучи
Инфракрасные
излучения
Видимый свет
• Видимый спектр солнечных лучей нас освещает
• Инфракрасный– согревает
• Ультрафиолетовый – кормит, участвуя в
фотосинтезе, в небольших дозах – оздоровляет.
Однако ультрафиолетовые лучи с длиной волны
< 0,3 мкм крайне вредны и даже смертельны для
живых организмов
Превращение энергии в биосфере
Солнечная
энергия
Неорганические вещества (из почвы, воды, воздуха)
ПРОДУЦЕНТЫ
РЕДУЦЕНТЫ
КОНСУМЕНТЫ
Рассеивание
энергии в
окружающую
среду
Растительноядные
Плотоядные
Сплошные стрелки – круговорот веществ
Прерывистые стрелки – поток энергии
Круговороты веществ на Земле
Большой
(геологический,
абиотический)
Малый
(биологический,
биотический)
Круговорот веществ – это многократное
участие веществ в процессах, протекающих в
атмосфере, гидросфере, литосфере.
Круговорот воды в биосфере
1 геограмм = 1020 грамм = 1014 тонн
Границы геологического круговорота
значительно шире границ биосферы,
и, самое главное, - в процессах
большого круговорота живые
организмы играют второстепенную
роль
КОНСУМЕНТЫ
ДЕТРИТОФАГИ
Мертвое органическое
вещество
Энергия солнца
Живое органическое
вещество
Неорганическое
вещество
ПРОДУЦЕНТЫ
СО2
О2
ТИПЫ
ПИТАНИЯ
гетеротрофный (готовыми
органическими
веществами)
автотрофный
(самостоятельный)
ГРУППЫ ОРГАНИЗМОВ
Продуценты
(производители)
Консументы
(потребители)
Редуценты
(восстановители)
Схема простой пищевой цепи и
передача энергии
Вывод:
Чтобы биосфера продолжала существовать и на
Земле не прекращалось развитие жизни, должны
происходить
непрерывные
химические
превращения ее живого вещества, т.е. вещества
после использования одними организмами должны
переходить в усвояемую для других организмов
форму. Такая циклическая миграция веществ и
химических элементов может осуществляться
только при определенных затратах энергии,
источником которой является Солнце.
Вывод:
ни одна из
составляющих биосферу оболочек не может
развиваться изолированно от других. Любое
качественное изменение одной из них адекватно
сказывается на другой. Всеобщий закон
сбалансированности
биосферы
является
основным принципом направленности в развитии
всего органического и неорганического мира.
Необходимо
отметить
главное:
Литература:
•Т.А.Акимова, В.В.Хаскин, «Экология», ЮНИТИ, М., 1998
•Т.А.Демина, «Экология, природопользование, охрана окружающей
среды», М, «Аспект Пресс», 2000
•В.В.Денисов, «Экология», Ростов-на-Дону, «Март», 2002
•В.И.Кормилицин, «Основы экологии», М, «Интерстиль», 1997
•Б.М.Миркин, Л.Г.Наумова, «Экология России», МДС, 1995
•Н.Д.Попов, «Экология», М, «Высшая школа», 2002
•Т.П.Трушина, «Экологические основы природопользования», Ростовна –Дону, 2001
•Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев и др., «Экология», М, «Химиздат», 2001
•В.И.Савченков, В.Н.Костюченков, «Занимательная экология для
взрослых и детей», Смоленск, 1999
•Журналы: «Экология и жизнь», «Наука и жизнь», «Эхо планеты»