Биосфера как глобальная экосистема

1.

II лекция Учение о биосфере научная основа рационального
природопользования и охраны
окружающей среды
1

2. План лекции

1. Общие сведения о биосфере.
Закономерности и свойства биосферы.
2. Ноосфера как новая стадия развития
биосферы. Условия, необходимые для
становления ноосферы.
3. Слои биосферы.
4. Круговорот элементов в биосфере.
5. Функции живого вещества.
2

3. 1. Общие сведения о биосфере. Закономерности и свойства биосферы.

«Биосфера»
(греч. Bios – жизнь, sphaira - сфера)
3

4.

1926 г.- «Учение о
биосфере»
разработал
русский
академик
Владимир
Иванович
Вернадский
4

5.

Биосфера - это организованная оболочка
земной коры, сопряженная жизнью.
5

6.

Центральным понятием учения о
биосфере является понятие о живом
веществе
6

7.

7

8.

8

9. Живое вещество имеет разные уровни существования

1. Молекулярный
2. Клеточный.
3. Тканевый.
4. Органный.
5. Системно-органный.
6. Организменный.
7. Популяционный.
8. Биоценточеский.
9. Биогеоценотический.
10. Экосистемный.
11. Биосферный.
9

10. Сущность учения о биосфере

Заключена в признании исключительной
роли живого вещества, преобразующего
облик планеты.
Основная идея В.И. Вернадского
заключается в том, что «организмы
преобразуют энергию солнца в
энергию геохимических процессов»
10

11. Слова Вернадского В.И.

«На земной поверхности нет
химической силы более
постоянно действующей, а
потому более могущественной
по своим конечным
последствиям, чем живые
организмы, взятые в целом»
11

12. Общие закономерности организации биосферы

Закономерности
Закон константности
количества
живого вещества
Закон
экологического
порядка
Закон сохранения
информацион. и
соматич. структуры
Закон стремления к
климаксу
Закон самоконтроля
и саморегуляции
живого
12

13. Основые свойства биосферы

1. Биосфера – централизованная система
(живое вещество)
2. Биосфера – саморегулирующаяся система
(гомеостаз)
Принцип Ле Шателье – Брауна:
Если на систему действую силы, выводящие ее
из состояния УР, то равновесие смещается
в том направлении, при котором эффект
этого воздействия ослабляется.
13

14.

3. Биосфера – открытая система.
4. Биосфера – стабильная и устойчивая
система.
Закон Эшби:
Стабильность и устойчивость экосистемы
тем выше, чем больше видовое
разнообразие.
14

15.

• Стабильность – это способность ЭС
сохранять свою структуру и
функциональные свойства при
воздействии внешних факторов.
• Устойчивость – способность ЭС
возвращаться в исходное состояние
после прекращения воздействия
факторов, которые вывели ее из
состояния равновесия.
15

16. Важной частью учения о Биосфере является представление о ее возникновении и развитии

Первые формы жизни (анаэробные
бактерии) ------- появление
фотосинтезирующих автотрофов
(цианобактерии и сине-зеленые
водоросли) ----- настоящие
водоросли –---наземные растения
(эукариоты) ----параллельное
развитие гетеротрофов (животные)
--- выход на сушу и заселение
материков --- появление человека.
16

17. В целом, Учение о биосфере заложило основы современных представлений о взаимодействии живой и неживой природы

Учение – служит естественнонаучной
основой рационального
природопользования и охраны
окружающей среды.
17

18. 2. Ноосфера как новая стадия развития биосферы. Условия, необходимые для становления ноосферы

В начале 30-х г. появилось
Учение о НООСФЕРЕ – сфере разума
18
1927
1930
1944

19. Условия, необходимые для становления ноосферы

1. Заселение человеком
всей планеты
2. Резкое
преобразование
средств связи
3. Усиление
политических связей.
4. Расширение границ
биосферы и выход
человека в космос.
5. Открытие новых
источников энергии.
6. Равенство всех рас
религий.
7. Свобода научной
мысли.
8. Подьем
благосостояния
трудящихся.
9. Исключение войн из
жизни общества.
19

20. 3. Слои биосферы.

ПЛАНЕТА
ГЕОСФЕРЫ
Внутренние оболочки Внешние оболочки
Ядро Земли 2900-6371 км
Атмосфера
Мантия 2900- 33 км
Гидросфера
Земная кора
Литосфера
35-70 –под континентами
5-15 под океанами
20

21.

21

22. Атмосфера (от греч. Atmos – пар)

Наиболее легкая газовая оболочка,
протяженностью 2-3 тыс. км, которая
удерживается планетой посредством
силы тяжести, принимает участие в ее
суточном и годовом вращении.
Состав атмосферы: 78% - азот
21 % - кислород
1 % - водяные пары и пыль
22

23.

23

24.

Рисунок 1 – Строение атмосферы
24

25.

25

26.

26

27.

27

28.

28

29.

29

30. Летальным ограничителем жизни в атмосфере служит УФ радиация

• Границы жизни в атмосфере – до 10 км.
Споры грибов и бактерий обнаружены на
высоте 20 22 км.
Ограничение жизни:
1. Интенсивное излучение;
2. Низкая температура;
3. Дефицит кислорода и воды.
30

31.

ГИДРОСФЕРА
31

32. Гидросфера (от греч. Gidra – вода)

Прерывистая водная оболочка Земли,
располагающаяся между атмосферой и
земной корой.
Включает в себя всю совокупность вод
планеты:
1. материковые (глубинные, почвенные,
поверхностные),
2. океанические,
3. атмосферные.
32

33.

33

34. Состав гидросферы

94,2 % - моря и океаны;
4 % - подземные воды;
1,7 % - ледники;
0,1 % - почвенная влага, пары в
атмосфере, реки
34

35. Ограничение жизни

Высокое давление;
Отсутствие света;
Снижение содержания
кислорода;
Граница жизни –
до 11,775 км (Марианская впадина)
1.
2.
3.
Мариа́нский
жёлоб (или Мариа́нская
впа́дина) —
океанический глубоководный
жёлоб на западе Тихого океана,
самый глубокий из известных на
Земле.
Назван по находящимся
рядом Марианским островам.
Самая глубокая точка Марианской
впадины — «Бездна Челленджера»
35

36. Литосфера (от греч. Litos – камень)

Верхняя твердая оболочка Земли,
которая делится на материковую и
океаническую часть.
36

37.

37

38.

38

39.

39

40.

40

41. Геологические процессы в литосфере

41

42.

ЭНДОГЕННЫЕ
ПРОЦЕССЫ
42

43. ЭНДОГЕННЫЕ - геологические процессы, происхождение которых связано с глубокими недрами Земли.

43

44.

Вулканизм - совокупность явлений,
связанных с движением магмы к
поверхности Земли.
44

45. В зависимости от характера движения магмы и степени ее проникновения в земную кору вулканизм может быть поверхностным (

В зависимости от характера движения магмы и степени
ее проникновения в земную кору вулканизм может
быть поверхностным ( эффузивным)и глубинным
(интрузивным).
45

46.

46

47.

47

48. Геологические процессы в литосфере

ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
48

49.

• Деятельность человека
49

50. Геологические процессы в литосфере

1.
Выветриваниепроцесс
разрушения и
изменения горных
пород в условиях
земной поверхности
под влиянием
механического и
химического
воздействия
атмосферы,
грунтовых и
поверхностных вод
и организмов.
50

51. 2. ЭРОЗИЯ: водная и ветровая

51

52.

52

53.

53

54.

54

55. Геологические процессы в литосфере

55

56.

Главный фактор ограничивающий
жизнь в литосфере:
Температура подземных вод и горных
пород.
56

57. Границы биосферы

57

58.

4. КРУГОВОРОТ
ЭЛЕМЕНТОВ В БИОСФЕРЕ
58

59. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Круговорот веществ – это
повторяющиеся процессы
превращения и перемещения
веществ в природе, имеющие
циклический характер в виде
поступательного движения.
59

60.

60

61.

1
БОЛЬШОЙ
(ГЕОЛОГИЧЕС
КИЙ)
2
МАЛЫЙ
(БИОЛОГИЧЕС
КИЙ)
3
Антропоген
ный
ДВИЖУЩАЯ СИЛА
Экзогенные
процессы
Эндогенные
деятельность
живых
организмов
Деятельность
человека
61

62.

Тип
Геологичес
кий
(Большой)
определение
• круговорот веществ, движущей силой
которого
являются
экзогенные
и
эндогенные геологические процессы.
Эндогенные процессы происходят под
влиянием внутренней энергии земли:
• 1. энергия радиоактивного распада,
• 2. образования минералов,
• 3.
тектонические
движения,
землетрясения,
• 4.магматизм (Магматические горные породы
в результате выветривания преобразуются в
осадочные. В подвижных зонах земной коры
они погружаются в глубь земли. Под влиянием
высоких температур образуют магму, которая
поднимаясь на поверхность и застывая, образует
магматические горные породы), метаморфизм.
Экзогенные процессы происходят под
влиянием Энергии Солнца• 1.выветривание горных пород и минералов
• 2. геологическая деятельность атмосферы,
гидросферы, живых организмов.
Характерные
признаки
1. осуществляется без
участия
живых
организмов.
2. Длится миллиарды
лет.
3. Границы
Б.кв.в
круговорота
шире
границ биосферы.
• Большим
круговоротом
называется
и
круговорот
воды
между гидросферой,
атмосферой
и
литосферой, который
движется
энергией
Солнца.
62

63.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ = МАЛЫЙ
• круговорот веществ, движущей силой
которого является деятельность живых
организмов.
• В зависимости от расположения резервного
фонда биологический к.в-в делят на 2 типа:
• 1. К.в-в газового типа – с резервным фондом
в-в в атмосфере и гидросфере (к.в-в кислорода,
азота, углерода).
• Обладает большим обменным фондом и
способен к быстрой саморегуляции.
• 2. К.в-в осадочного типа – с менее обширным
резервуаром в земной коре (к.в-в фосфора,
кальция, железа). Более инертен и легко
нарушается от различного рода воздействий.
• Проходит
в
границах биосферы.
• Является частью
большого к.в-в.
• Сущность к.в-в –
синтез и разрушение
органических
соединений.
• Интенсивность
этого к.в-в зависит
от
температуры
среды и количества
воды.
63

64.

Антропоген
ный
круговорот
(обмен)
• круговорот веществ, движущей
силой которого является
деятельность человека.
• В нем можно выделить две
составляющие: биологическую,
связанную с функционированием
человека как живого организма, и
техническую, связанную с
хозяйственной деятельностью
людей (техногенный круговорот
(обмен)).
• В отличие от
геологического и
биологического
круговоротов
веществ,
антропогенный
круговорот
веществ в
большинстве
случаев является
незамкнутым.
• Незамкнутость
приводит к
истощению
природных
ресурсов и
загрязнению
природной
среды.
64

65.

5. Функции живого вещества.
1
. Газовая
2.
Концентрационная
5. Энергетическая
ФУНКЦИИ
живого
вещества
в природе
4. Деструкционная
3. Окислительновосстановительная
65

66.

Газовая функция
способность изменять и поддерживать определенный
газовый состав атмосферы
• Биогенное происхождение в атмосфере
имеют кислород, азот, углекислый газ,
сероводород и некоторые другие газы.
66

67. Некоторые организмы особенно сильно концентрируют рассеянные в сферах Земли элементы. Например:

2. Концентрационная функция
Некоторые организмы особенно сильно концентрируют
рассеянные в сферах Земли элементы. Например:
- в морской воде содержание йода ничтожно (0,06 г в 1
м3 морской воды), однако некоторые морские водоросли,
особенно ламинарии («морская капуста»), накапливают в
своём организме столько йода, что зола ламинарий
является сырьём для добычи йода, а консервированная или
сушёная морская капуста рекомендуется в пищу человеку в
тех районах, где воды бедны йодом;
67

68.

Лангуст - десятиногий рак,
лангуст накапливает в своём организме кобальт
68

69.

Медуза-корнерот
Ушастая медуза
(Аурелия)
• медузы концентрируют цинк, олово и свинец
69

70.

• в пигменте крови асцидий (морских, обычно сидячех
прикреплённых животных с телом без внутренних твёрдых
частей) концентрация ванадия в миллиарды раз превышает его
содержание в морской воде, поэтому в Японии на шельфах
созданы «плантации» асцидий, которые используются для
получения ванадия.
70

71.

71

72. 3. Окислительно- восстановительная

3. Окислительновосстановительная
• Окислительная функция
проявляется в
превращении
бактериями и
некоторыми грибами
относительно бедных
кислородом соединений
в почве, коре
выветривания и
гидросфере в более
богатые кислородом
соединения.
• Восстановительная
функция
осуществляется при
образовании сульфатов
непосредственно или
через биогенный
сероводород,
производимый
различными
бактериями.
72

73.

73

74. 5. Энергетическая

запасание энергии солнца в процессе фотосинтеза
и передача ее по цепям питания.
74

75.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!
75