Что включает в себя биосферный уровень жизни

Биосфера – глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле

Содержание:

Биосферу можно также назвать глобальной экосистемой. Важной ее составляющей является, так называемая, сложная система круговорота между организмами и сложными химическими веществами. Одним из основополагающих процессов в глобальной экосистеме можно смело считать фотосинтез. Также, к основным процессам относятся трофические связи организмов, находящихся в одной пищевой цепи.

В живую оболочку Земли, кроме растений, микроорганизмов, животных, входят продукты жизнедеятельности организмов, такие как, уголь, нефть.

Останки живых организмов, осадочные породы также составляют часть биосферы.

Если из данной экосистемы изъять, к примеру, воздух или воду, то вся система рушится. Это, в конечном итоге, может пагубно отразится на всей системе и вывести ее из гармонии. Строение органических веществ соответствует среде обитания, а их разнообразие говорит о многообразии пространств, в которых живут те или иные организмы.

Последние годы человечество только этим и занимается. Люди обедняют и осушают почву, уничтожают леса, истребляют животных, загрязняют воздух и воду. Тем самым нанося непоправимый вред биосфере и самим себе в частности.

Существование экосистем предполагает обмен энергетическими потоками, первым звеном в котором являются автотрофные организмы, продуцирующие органику.

Биосфера – это оболочка Земли, то пространство, где существует жизнь. Термин «биосфера» был введен австрийским ученым Эдуардом Зюссом в 1875 году. Позже учение о «пленке жизни» продолжил естествоиспытатель Владимир Вернадский. По его учению, в биосфере взаимосвязаны все компоненты на геохимическом уровне. Вернадский ввел новый термин – «ноосфера», он доказал, что живые организмы являются определяющими в жизненной силе Земли.

Живая оболочка планеты является саморегулируемой системой, обладающей свойствами саморегуляции.

Разнообразие видов, форм жизни обуславливает стабильность и устойчивость жизненной сферы. Окружающая среда наносит отпечаток на внешний вид, строение организмов, которые проявляются в различных адаптациях, приспособлениях, ответных реакциях.

Жизнь кишит везде, все ее элементы связаны, влияют друг на друга и на природу в целом. В атмосфере живет множество животных и микроорганизмов, которые передвигаются активным или пассивным способом.

Грибные и бактериальные споры были найдены на высоте 20—22 км.

Учение В.И. Вернадского о биосфере

В.И. Вернадский – общепризнанный разработчик учение о биосфере. Он ввел понятие «живого вещества», как формирующего фактора биологической геосферы.

Функции живого вещества по учению Вернадского:

В.И. Вернадский смог выделить несколько основных функций биосферы. А именно:

Особенностью живого вещества является то, что компоненты, входящие в его состав проявляют устойчивость исключительно в живых организмах.

Структура биосферы

Согласно учению Вернадского биосфера являет собой организованную сферу планеты, которая находится в контакте с живыми организмами.

В.И. Вернадский в составе биосферы выделял такие элементы:

Живое вещество, его функции

В основе концепции глобальной экосистемы заложено понимание термина «живое вещество». Большую часть живого вещества составляет земная растительность (около 90%). Данное вещество является самым мощным энергетическим, а также геохимическим фактором, его можно смело назвать основным фактором развития биосферы.

Как известно, источником биохимической активности живых организмов является солнечная энергия, без которой не сможет произойти такой важный процесс как фотосинтез.

С самого своего появления жизнь не стоит на месте, а постоянно развивается. Тем самым, влияя на окружающую среду и, в определенной мере, изменяя ее.

Исходя из этого, можно с полной уверенностью сказать, что эволюционный процесс экосистемы и всей органической жизни проходит параллельно.

Жизнь на нашей планете появилась около четырех миллиардов лет назад, с этого самого момента на Земле и сформировалась биосфера. Огромный вклад в образование биосферы внесли цианобактерии. Они первыми освоили кислородный фотосинтез. Других претендентов на производство атмосферы не существовало в мире прокариотов.

Живая оболочка Земли — это не только сфера, в которой находится все живое, но и совместный результат деятельности организмов. Вещество и биосфера неразделимы. Биосферный уровень включает в себя все живое вещество планеты.

Геологический круговорот веществ происходит в течение многих тысяч и миллионов лет. В процессе круговорота образуется живое вещество из неорганических соединений, впоследствии органика распадается на неорганические компоненты.

Особенности распределения биомассы на Земле

Состав и распределение биосферы – один из интереснейших вопросов в биологии.

Биосфера включает в себя огромное количество растений, животных и других форм жизни нашей планеты. Термин «ноосфера», предложенный Вернадским в начале 20-го столетия, получил широкое распространение.

В современном мире огромное влияние на биомассу оказывает человек. Сокращаются площади, производящие живую массу.

Источник

Биосферный уровень организации жизни

Термин «биосфера» предложил австрийский ученый Эдуард Зюсс в 1875 году. Зюсс рассматривал биосферу только как совокупность живых организмов. Но в первой трети XX века русский ученый академик Владимир Вернадский создал учение о биосфере, как о системе, включающей и живые организмы, и среду их обитания. Неверно рассматривать живые организмы в отрыве от среды их обитания.

Компоненты биосферы Земли:

Давайте детально разберемся со средой обитания. Итак, мы знаем, что жизнь на нашей планете распространена в гидросфере, тропосфере и верхнем слое литосферы.

А теперь давайте подумаем, кто же в таком случае может жить на больших глубинах? Вниз, на глубину, оседают останки мертвых организмов и экскременты живых. Они-то и служат пищей для не хищных жителей глубин, которыми, в свою очередь, питаются хищники.

Обитатели гидросферы называются гидробионтами и по месту своего обитания делятся на 3 группы:

Согласно современным представлениям, жизнь на Земле зародилась именно в гидросфере.

В гидросфере животный мир преобладает над растительным. 94 % биомассы (общей массы живых особей) гидросферы составляют животные и только 6% — растения. На суше же все наоборот — 99,2 % биомассы составляют растения, а на долю всех остальных (животных, грибов, микроорганизмов) остается всего 0,8 %. Правда, постоянная вырубка лесов постепенно изменяет это соотношение в пользу животных.

Говоря о обитателях тропосферы, надо помнить, что не существует живых организмов постоянно живущих в воздухе. Непосредственно в атмосфере организмы могут находиться лишь временно.

Чем выше — тем меньше жизни. Большинство летающих животных способны подниматься на высоту до 300 метров. Отдельные виды хищных птиц способны подниматься на высоту до 5 км. Не столько удивляет высота их подъема, сколько то, что с такой высоты они способны увидеть добычу на поверхности Земли! Известны случаи столкновения птиц с самолетами на высотах до 10 км. Бактерии и споры растений могут пассивно заноситься восходящими воздушными потоками на высоту до 20 км.

Выше тропосферы находится стратосфера, простирающаяся на высоту до 50 км. Стратосфера включает в себя озоновый слой, в котором задерживается большая часть коротких ультрафиолетовых волн солнечного излучения. Эти волны губительны для всего живого. Озоновый слой можно назвать щитом нашей планеты. Выше озонового слоя жизнь невозможна.

Подавляющее количество видов обитает на поверхности суши и верхнем плодородной оболочке Земли — педосфере или почве, которая является биокосным веществом. Современная наука выделяет педосферу в отдельную оболочку нашей планете, так что правильнее говорить, что живые организмы обитают в двух оболочках Земли — педосфере и литосфере. Толщина педосферы различна в разных районах нашей планеты — от нескольких сантиметров в горах до 3 метров на равнинах. Педосфера покрывает не только поверхность суши, но и дно водоемов. Примерно 50% педосферы составляют неорганические вещества и столько же приходится на долю живых организмов, органических веществ, воды и газов.

Роль педосферы очень важна. В ней происходит обмен веществ и энергии между всеми биогеоценозами, составляющими биосферу нашей планеты. В ней происходит конечная переработка продуктов жизнедеятельности живых организмов и их останков.

Литосфера — это верхняя твердая силикатная оболочка нашей планеты, состоящая из земной коры и верхней части мантии Земли. Толщина литосферы варьируется от 50 до 200 32 км. Распространение жизни в литосфере резко уменьшается с глубиной.

Землеройные животные, корни некоторых растений, бактерии и обитатели пещер способны жить на глубине в несколько десятков метров. Проникновению растений в глубь литосферы в первую очередь препятствует отсутствие света. С глубиной возрастает плотность среды и ее температура, что ограничивает распространение животных организмов. Давайте вспомним, что температура в центре ядра нашей планеты достигает 6000 °С! Тепло от ядра передается к лежащим выше оболочкам. С погружением в литосферу на 30-40 метров, ее температура увеличивается на 1°С. Выше уже было сказано о том, что там, где температура достигает 100 °С, жизнь белковых организмов становится невозможной. Вода, один из основных компонентов всех клеток, превращается в пар, а белки — разрушаются (денатурируются).

Классический бытовой пример денатурации белков при температуре 100 °С (температуре кипения воды) является варка яйца в кипящей воде. При варке в течение 2 минут белки яйца денатурируются частично и получается яйцо, сваренное всмятку. Если яйцо пробудет в кипятке 7 минут, то произойдет полная денатурация белков и получится яйцо, сваренное вкрутую.

Каждые 30-40 метров температура увеличивается на 1°С. Если принять условно, что температура поверхности Земли равна 0°С, то получится, что предельная глубина существования жизни в литосфере равна 3-4 км. Так оно и есть, именно на таких глубинах еще можно обнаружить некоторые виды бактерий-анаэробов, которым для жизнедеятельности не нужен кислорода воздуха (те, кому он нужен, называются «аэробами»). Бактерии эти обитают не в толще литосферы, а в подземных водах и нефтяных залежах.

Ниже 4 км жизни в литосфере нет.

Какой главный вывод можно сделать из того, что мы с вами сейчас узнали?

Вывод: в пределах биосферы живое вещество распределено неравномерно. В основном оно сосредоточено на поверхности Земли, в почве и в верхних слоях морей и океанов.

Но, кроме этого, распределение живого вещества изменяется от полюсов к экватору. Для жизнедеятельности большинства видов, населяющих нашу планету, нужны вода и тепло. На полюсах Земли очень холодно и нет воды в свободном виде, поэтому мало кто из животных способен там жить, а растений там нет вообще. Зато экваториальная зона с ее жарким климатом является наиболее благоприятной для жизни при условии наличия воды. Здесь отмечается максимальная концентрация живого вещества и максимальное видовое разнообразие.

Общую массу живых организмов нашей планеты, т.е. биомассу Земли в настоящее время считают равной примерно 2,5×10 12 тоннам. 25 000 000 000 000 000 килограмм. 25 миллионов миллиардов!

Как функционирует биосфера? Можно сказать, что биосфера функционирует как единый, целостный организм, потому что биогеоценозы, из которых она состоит, связаны друг с другом. Обитатели суши питаются теми, кто живет в воде, в гидросферу с помощью ветров и круговорота воды поступают минеральные и органические вещества из наземных биогеоценозов, многие животные регулярно перемещаются из одного биогеоценоза в другой во время сезонных миграций, жители различных биогеоценозов выделяют в единую атмосферу нашей планеты продукты своей жизнедеятельности, семена и споры переносятся ветрами на огромные расстояния и т.п.

Существование биосферы основывается на непрерывном круговороте веществ, энергетической основой которого служит солнечный свет.

Одна из наиболее характерных особенностей биосферы является круговорот веществ между живой и неживой материей. Вещества попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Эта взаимосвязь и заставляет в первую очередь рассматривать биосферу и биогеоценозы, как комплексные системы, объединяющие живую и неживую природу.

Составные части круговорота веществ в природе следующие:

Источник

Экология. 10 класс

Конспект урока

Урок № 8. Биосферный уровень организации жизни. Биосфера как глобальная экосистема

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

— что такое биосфера и ноосфера.

— описывать биосферу как глобальную экосистему;

— представлять основные особенности её организации;

— описывать структуру биосферы;

— воспринимать природу как ценностный объект охраны и защиты.

— излагать суть учения В. И. Вернадского о ноосфере;

— объяснять значимость формирования экологической культуры населения как необходимого условия развития ноосферы.

Биосфера – внешняя оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими.

Косное вещество (тяготеющий к постоянному, неподвижный) – горные породы неорганического происхождения и вода; это вещество является субстратом или средой для проживания живых организмов;

Биогенное вещество – органические и органоминеральные продукты, созданные живыми организмами в течение геологической истории (каменный уголь, горючие сланцы, торф, нефть, газы биосферы – кислород, углекислый газ, вода, аммиак, сероводород и другие), являющиеся источником чрезвычайно мощной потенциальной энергии;

Живое вещество – все количество живых организмов планеты как единое целое. Играет ведущую роль в поддержании свойств биокосных веществ.

Биогеохимический цикл – это круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций.

Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития

Основная и дополнительная литература (точные библиографические данные с указанием страниц):

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии):

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

Биосфера (от др. греч. βιος – жизнь и σφαῖρα – сфера, шар) – это внешняя оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими.

Впервые употребил понятие «биосфера» в 1804 г. Ж.-Б. Ламарк. Основоположником учения о биосфере является В. И. Вернадский.

Основные положения теории биосферы Земли, по В.И. Вернадскому: биосфера включает в себя не только живое, но и неживое (косное) вещество; между живым и косным веществом существует неразрывная и постоянная связь. Сущность учения В.И. Вернадского заключается в признании исключительной роли живого вещества, преобразующего облик планеты. Другой главнейший аспект учения Вернадского – разработанное им представление об организованности биосферы, которое проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого вещества, во взаимной приспособляемости организмов и среды.

Всё вещество биосферы разделено на четыре категории: косное, биогенное, биокосное и живое. Каждая категория играет определённую роль.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (до озонового слоя – на высоте 20-25 км), всю *гидросферу и верхнюю часть литосферы, то есть ту область, где существует жизнь, живые организмы. В настоящее время принято считать, что верхняя граница биосферы располагается на высоте примерно 85 км над поверхностью Земли, поскольку именно на такой высоте (в стратосфере) обнаружены споры микроорганизмов в латентном (скрытом, спящем) состоянии. Нижняя граница биосферы располагается в глубинах литосферы, где температура достигает 100 0 С и находится на глубине 1,5-2 км и 7-8 км (в зависимости от типа пород). Последние данные свидетельствуют о том, что некоторые бактерии могут существовать при температурах от абсолютного нуля до +180 0 С, в вакууме, в ядерных реакторах.

Биосфера структурно организована и рассматривается как глобальная экосистема. Жизнь на Земле зависит от круговорота важнейших химических веществ, в которых непосредственное участие принимает живое вещество.

Впервые термин ноосфера был предложен в 30-е годы французскими философами и естествоиспытателями (Тейяр де Шарден, Ле-Руа). В буквальном смысле термин означает «сфера разума» (ноос – разум).

Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. Научная мысль и деятельность человека изменили структуру биосферы, обусловили физические и химические изменения всех ее оболочек (атмосферы, литосферы, гидросферы).

Понятие «ноосфера» наполнил смыслом и развил Вернадский, в частности, в 1944 г. в статье «несколько слов о ноосфере», опубликованной перед его смертью, ученый приводит свои мысли о дальнейшем развитии биосферы и ее переходе в новое качество – ноосферу. Вернадский подчеркивал особую роль живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы. Среди всех живых существ он выделил человека как мощную геологическую силу, способную оказывать влияние на ход различных процессов в охваченной ее воздействием среде Земли и околоземном пространстве. Человек способен перестраивать эту среду согласно своим представлениям и потребностям (благодаря человеческому труду, интеллекту).

Круговорот веществ в природе

Важнейшей особенностью биосферы является биотический круговорот элементов. Круговорот связывает в единое целое организм и его среду. Это непрерывная миграция химических веществ из среды в организм и обратно, объединяющая всё живое с неживой природой. Непрерывный ток атомов от живого к живому осуществляется прежде всего по пищевым сетям; это малый биологический круговорот.

Продукты жизнедеятельности всего живущего на Земле, увлекаемые перемещением водных масс и атмосферными газами, так или иначе попадают в большой геологический цикл круговорота веществ.

Поглощённые из внешнего окружения элементы задерживаются в живом не так уж долго. По научным расчётам, земной запас двуокиси углерода проходит через совокупность всего живого за 300 лет, кислород атмосферы – за 2000 лет, вода суши и океанов – за 2 млн лет.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий):

Информация о тестовом вопросе:

Текст задания: Заполните пропуски в тексте.

Все _________ существа, кроме ___________, получают необходимую для жизнедеятельности организмов ___________ через питательные вещества, входящие в состав растений.

Информация об ответах

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные):

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): живые, продуцентов, энергию

Укажите общую информацию об элементе:

Название элемента: Подстановка элементов в пропуски в тексте

КЭС: Биосфера, ноосфера, экологические связи в системе «человек-общество-природа», экологическая культура как условие достижения устойчивого (сбалансированного) развития общества и природы, возможности устойчивого развития различных биологических и социальных моделей, эволюция развития экосистем. Динамические модели для управления устойчивым развитием социально-экономических систем, прогноз развития неравновесных экосистем.

Контрольный или тренировочный?

Информация о тестовом вопросе:

Текст задания: Вычеркните неверные утверждения.

Биосфера включает в себя только живое вещество. Между живым и косным веществом не существует неразрывной и постоянной связи.

Информация об ответах

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).

Биосфера включает в себя только живое вещество. Между живым и косным веществом не существует неразрывной и постоянной связи.

Источник

Экология. 10 класс

Биосферный уровень организации жизни

Биосферный уровень организации жизни. Биосфера как глобальная экосистема

Необходимо запомнить

Биосфера (от др. греч. βιος – жизнь и σφαῖρα – сфера, шар) – это внешняя оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими.

Впервые о понятии «биосфера» как оболочке жизни упомянул в 1804 г. Ж.-Б. Ламарк, а в 1875 году австралийским учёным Э. Зюссом был предложен термин «биосфера», под которым он понимал совокупность живых организмов Земли.

Основоположником учения о биосфере стал русский учёный В. И. Вернадский. Основные положения теории биосферы Земли: биосфера включает в себя не только живое, но и неживое (косное) вещество; между живым и косным веществом существует неразрывная и постоянная связь.

Всё вещество биосферы разделено на четыре категории: косное, биогенное, биокосное и живое. Каждая категория играет определённую роль. Биосфера включает в себя: часть атмосферы до высоты 25–30 км (до озонового слоя), практически всю гидросферу и верхнюю часть литосферы примерно до глубины 3 км.

Биосфера структурно организована и рассматривается как глобальная экосистема. Жизнь на Земле зависит от круговорота важнейших химических веществ, в которых непосредственное участие принимает живое вещество.

Завершением развития биосферы Вернадский считал ноосферу. Будущая цивилизация – это единство человечества, сопряжённое с общим стремлением к миру на Земле. Необратимое развитие разума и сопровождающий его рост сознания – это факторы развития и преобразования биосферы научной мыслью. Человек формирует среду своего обитания с позиций разумного творчества и обладает возможностью выбора: уничтожить или созидать окружающую среду.

Среды жизни

Биологический и геологический циклы круговорота веществ

Круговорот веществ в природе

Важнейшей особенностью биосферы является биотический круговорот элементов. Круговорот связывает в единое целое организм и его среду. Это непрерывная миграция химических веществ из среды в организм и обратно, объединяющая всё живое с неживой природой. Непрерывный ток атомов от живого к живому осуществляется прежде всего по пищевым сетям – это малый биологический круговорот.

Продукты жизнедеятельности всего живущего на Земле, увлекаемые перемещением водных и воздушных масс, так или иначе попадают в большой геологический цикл круговорота веществ.

Поглощённые из внешнего окружения элементы задерживаются в живом не так уж надолго. По научным расчётам, земной запас двуокиси углерода проходит через совокупность всего живого за 300 лет, кислород атмосферы – за 2000 лет, вода суши и океанов – за 2 млн лет.

Источник