Биосфера - глобальная экосистема

1.

Биосфера - глобальная
экосистема Земли

2.

Ястреб весит 2 кг
А трава?

3.

Биосферу как экосистему относят к биосферному уровню
организации живого. На этом уровне современная биология
решает глобальные проблемы, связанные с влиянием
деятельности человека на живую природу
Биосфера — экосистема высшего порядка, объединяющая все остальные
экосистемы и обеспечивающая существование жизни на Земле.

4.

5.

История термина «биосфера»
Ж. Б. Ламарк в 1802 году назвал биосферой совокупность всех живых организмов
Земли. Э. Зюсс в 1875 году ввел термин «биосфера» — тонкая пленка земной
поверхности, населенная жизнью.
Лишь в работах В. И. Вернадского оно анализируется детально и тщательно и под
ним понимается «оболочка жизни» на нашей планете.
В. И. Вернадский в 1919 создал учение о биосфере:
«Биосфера — «область жизни», включающая живые организмы и среду их
обитания; особая оболочка Земли, в пределах которой проявляется геологическая
деятельность живого населения планеты».
Ноосфера (по Вернадскому) — сфера человеческого разума.
Ж. Б. Ламарк
(1744-1829)
Эдуард Зюсс
(1831-1914)
В.И. Вернадский
(1863-1945)

6.

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) —
оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная
ими.
Биосфера — открытая система, в нее поступает из космоса энергия солнечного света,
за счет которой существует большинство экосистем Земли.
Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,5 млрд лет назад, когда на нашей
планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу,
верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу.
Лучистая энергия
Солнца – главный
источник энергии,
определяющий
тепловой баланс и
термический режим
биосферы Земли.

7.

Закон необходимого разнообразия
Биосфера Земли представляет собой глобальную открытую систему со
своими «входом» и «выходом». Ее «вход» – это поток солнечной энергии,
поступающей из космоса, «выход» – те образованные в процессе
жизнедеятельности организмов вещества, которые в силу каких-либо причин
ускользнули из биотического круговорота. Образно говоря, это выход в
«геологию». На языке современной науки биосферу называют саморегулируемой
кибернетической системой, обладающей свойствами гомеостаза. Согласно закону
необходимого разнообразия Эшби, система только тогда обладает
устойчивостью, когда она имеет достаточное внутреннее разнообразие.

8.

Экосистема = Биотоп + Биоценоз
биотоп — совокупность условий абиотической среды
биоценоз — совокупность всех живых организмов

9.

Основные черты биосферы:
•разнообразные живые организмы
•биотический круговорот веществ
Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием трех основных
групп организмов:
• продуцентов (зеленых растений, осуществляющих фотосинтез, и
бактерий, способных к хемосинтезу) — они создают первичное
органическое вещество;
• консументов (растительноядные и хищные животные) — они потребляют
органическое вещество;
• редуцентов (бактерии, грибы и простейшие животные) — они разлагают
мертвое органическое вещество до минерального.
•аутэкология - изучает закономерности взаимоотношений
организмов отдельного вида со средой обитания;
•синэкология - изучает закономерности взаимоотношений
популяций в экосистеме;
•биосферная экология - изучает закономерности
взаимоотношений экосистем в биосфере.

10.

Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием
трех основных групп организмов:
Структура экосистемы и роль её компонентов:

11.

Эволюция биосферы
В.И. Вернадский поддерживает термин «Ноосфера», то есть разумная
сфера. Он выделяет 3 этапа эволюции биосферы:
1. возникновение жизни и первичной биосферы, в котором
главенствующее положение отведено химическим реакциям и
климатическим изменениям.
2. начинается биологическая эволюция 3,5млрд лет назад (появление
новых и разнообразных одно- и многоклеточных организмов)
3. появление человека и общества, которое начинает в своих интересах
воздействовать на биосферу, превращая ее в ноосферу – новое
эволюционное состояние биосферы

12.

Этапы эволюции биосферы

13.

Вернадский выделил в биосфере 7
составляющих, геологически связанных
другом
разных
друг с

14.

Живое вещество
это вещество, образованное совокупностью организмов.
Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4 — 3,6
x 1012 тонн (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей
биосферы (около 3 x 1018 тонн)
-

15.

16.

Биогенное вещество
Биогенное вещество — это вещество, которое
создается в
процессе жизнедеятельности организмов.
Пример: уголь - остатки после древних папоротников, известняк остатки моллюсков, нефть - остатки деятельности бактерий, торф остатки мхов.

17.

Косное вещество
– это вещество, которое формируется без
организмов. Примеры: минералы, горные породы.
участия
живых

18.

Биокосное вещество
- вещество,
которое
создаётся
организмами и косными процессами
Например, почвы, ил и т.д.
одновременно живыми

19.

5.Радиоактивные вещества и продукты их распада: атомы
радиоактивных элементов – уран (238U и 235U), торий (232Th), радий
(226Ra) и радон (222Rn и 220Rn), калий (40K), рубидий (87Rb), кальций
(48Са), углерод (14С) :
6.
7. Вещество космического происхождения
Это метеориты и космическая пыль

20.

Вещество космического происхождения.
В. И. Вернадский рассматривал различные гипотезы панспермии в
историческом контексте. Пансперми́я (др.-греч. πανσπερμία — смесь
всяких семян, от πᾶν (pan) — «всё» и σπέρμα (sperma) — «семя») —
гипотеза о появлении жизни на Земле в результате занесения из
космического пространства так называемых «зародышей жизни».

21.

Вещество биосферы
В.И. Вернадский выделил в биосфере семь разных, но
геологически взаимосвязанных типов веществ. По В.И.
Вернадскому, в состав биосферы входят следующие типы
веществ.
1. Живое вещество – живые организмы, населяющие нашу
планету (масса живого вещества составляет лишь 0,01% от
массы всей биосферы).
2. Косное вещество – неживые тела, образующиеся в
результате процессов, не связанных с деятельностью живых
организмов (породы магматического и метаморфического
происхождения, некоторые осадочные породы).
3. Биогенное вещество – неживые тела, образующиеся в
результате деятельности живых организмов (некоторые
осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ,
каменный уголь, кислород атмосферы и др.).

22.

Вещество биосферы
4. Биокосное вещество – биокосные тела, представляющие
собой результат совместной деятельности живых организмов и
геологических процессов (почвы, илы, кора выветривания и др.).
5. Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов
– уран (238U и 235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон
(222Rn и 220Rn), калий (40K), рубидий (87Rb), кальций (48Са),
углерод (14С) и др.
6. Рассеянные атомы – отдельные атомы элементов,
встречающиеся в природе в рассеянном состоянии (в таком
состоянии часто существуют атомы микро- и
ультрамикроэлементов: Mn, Со, Zn, Сu, Аu, Hg и др.)
7. Вещество космического происхождения – вещество,
поступающее на поверхность Земли из космоса (метеориты,
космическая пыль).

23.

Структура биосферы

24.

Границы биосферы
Биосфера
в
атмосфере
располагается
примерно
до
озонового экрана над большей
частью поверхности Земли – 20км.
Гидросфера почти вся, даже и
самая
глубокая
Марианская
впадина Тихого океана (11 022 м),
занята жизнью.
В литосферу жизнь также
проникает, но на несколько метров,
ограничиваясь только почвенным
слоем, хотя по отдельным
трещинам и пещерам она
распространяется на сотни метров.
Нижняя граница в литосфере: 3,5 —
7,5 км.
В результате границы биосферы
определяются присутствием живых
организмов или «следами» их
жизнедеятельности. Экосистемы
являются основными звеньями
биосферы.

25.

Геологические оболочки
В неживой природе биосферы (косное
вещество биосферы) В.И.Вернадский
различал три геологические оболочки:
литосферу, атмосферу и гидросферу.
Литосфера, "каменная оболочка"
Земли, представляет собой верхнюю
часть земной коры, измененной в
результате физического,
химического и биологического
воздействия, чаще ее называют
просто почвой. Состоит из
осадочных пород, ниже которых
находятся гранитный и базальтовые
слои.
Нижняя граница жизни в литосфере
проходит на уровне 4—7 км, ниже
проникновение жизни ограничено
воздействием высоких температур,
отсутствием воды. Наиболее
заселены поверхность Земли и
верхний слой почвы.

26.

Геологические оболочки
Гидросфера -"водная оболочка"
образована Мировым океаном,
который занимает около 71%
поверхности земного шара, и
водоемами суши — реками,
озерами — около 5%. Много воды
находится в подземных водах и
ледниках.
Гидробионты обитают как в
пресной, так и в соленой воде и по
месту обитания делятся на 3
группы:
1) планктон — организмы,
живущие на поверхности водоемов
и пассивно передвигающиеся за
счет движения воды;
2) нектон — активно
передвигающиеся в толще воды;
3) бентос — организмы,
обитающие на дне водоемов или
зарывающиеся в ил.

27.

28.

Геологические оболочки
Атмосфера подразделяется на
тропосферу, нижнюю часть
атмосферы, высота которой
доходит до 20 км, выше
находится стратосфера (до
100 км), еще выше ионосфера.
Заселена только тропосфера,
верхняя граница жизни
проходит на высоте около 20
км, куда восходящие потоки
воздуха заносят споры
микроорганизмов.
В атмосфере, на высоте 1535 км свободный кислород (О2)
превращается в озон (О3),
который отражает жесткий
ультрафиолет (свет с длиной
волны менее 290 нм),
вызывающий мутации в
клетках живых организмов.

29.

30.

Биомасса биосферы
12
Общая сухая биомасса биосферы оценивается в 2,43 x 10 тонн.
Основную часть биомассы суши составляют наземные растения, их биомасса примерно в 500–
1000 раз больше, чем биомасса животных. Из всех видов диких животных, по-видимому,
наибольшей биомассой обладает морской рачок Euphausia suberba (150 млн. тонн), но общая
биомасса одомашненного человеком крупного рогатого скота (Bos taurus) еще больше — 520
млн. тонн, как и самих людей — 350 млн тонн. Большой биомассой обладают муравьи (3 млрд
тонн) и морские рыбы (800 — 2000 млн. тонн), но это группы животных, включающие множество
видов. Общая биомасса наземных растений — 560 млрд. тонн, морского фитопланктона и
растений — 5 — 10 млрд. тонн, наземных животных — 5 млрд. тонн.
Наибольшая концентрация биомассы на границах сред:
• граница литосферы и атмосферы (наземные организмы)
• граница гидросферы и атмосферы (планктонные организмы)
• граница литосферы и гидросферы (бентосные организмы)

31.

Устойчивость — это свойство экосистемы, которое проявляется в поддержании своего
состава, структуры и функций, а также в способности восстанавливаться, в случае если
они будут нарушены.
Факторы, определяющие устойчивость биосферы:
• биоразнообразие — видовое разнообразие
• взаимозаменяемость компонентов биосферы в круговоротах веществ и энергии
• дублирование звеньев в круговороте веществ и энергии
• жизненная активность живого вещества (скорость размножения и распространения)
От полюсов к экватору биомасса и видовое разнообразие увеличиваются,
т.е. увеличивается устойчивость экосистем.

32.

Биосфера как глобальная экосистема характеризуется огромным биологическим
разнообразием, которое обуславливается многими причинами и факторами, среди
которых основными можно назвать:
а) разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная);
б)разнообразие
природных
зон,
различающихся
по
климатическим,
гидрологическим и др. свойствам.
в) разнообразие генотипов внутри вида, разнообразие видов и разнообразие
экосистем.

33.

Домашнее задание
• Напишите 10 вопросов с эталонами ответов
по теме «Биосфера - глобальная
экосистема Земли»

34.

Составьте синквейн к
термину «биосфера».
СИНКВЕЙН - это пятистрочный стих.
•существительное, которое, собственно, и нужно осмыслить.
•два прилагательных, определяющих это существительное и
описывающих ваше представление о нём.
•три глагола: действия, которые производит существительное.
•фраза из четырёх слов, передающая ваше отношение к
существительному.
•синоним существительного или ваши ассоциации к этому
слову.