Лекция по общей биологии

Лекция № 24 Тема: Учение В.И. Вернадского о биосфере.  Базовые  понятия  и  термины:   биосфера,   ноосфера,   биомасса,   биогенная миграция,   живые   организмы,   продуктивность,   геологическая   роль, взаимосвязи. План лекции: 1.Общая   характеристика   биосферы.   Биосфера   и   ее   границы. Абиотическая   и   биотическая   часть.   Закон   биогенной   миграции. Структурные элементы биосферы. 2.Понятие ноосферы. Признаки. 3.Живое   вещество   биосферы.   Функции.   Влияние   живых   существ   на состав биосферы. 4.Саморегуляция в биосфере. Круговорот веществ в биосфере. Биосфера и человечество. Содержание лекции: 1.Биосфера и ее границы. Общая характеристика биосферы.             Биосфера ­ особая оболочка Земли, населенная живыми организмами. Первые   представления   о   биосфере   как   «зоне   жизни»   дал   Ж.   Б.   Ламарк, термин предложил австрийский ученый Е.Зюсс (1975), а целостное учение о биосфере создал В.И. Вернадский («Биосфера» 1926).                 Биосфера ­ это часть геологических оболочек Земли, заселенная живыми организмами:  ­в литосфере ­ до 4­5 км в глубину (ограничительный фактор ­ температура), в гидросфере ­ по всей глубине (до 11 034 м); ­в   атмосфере   ­   до   20­25   км   в   высоту   (ограничительный   фактор   ­ ультрафиолетовые лучи).         Биосфера ­ это открытая саморегулируемая   самовосстанавливающая система, элементарной единицей которой является биогеоценозы. Основным условием   существования   биосферы   является   круговорот   веществ.   В структуре биосферы выделяют абиотических и биотических компоненты, связь   между   которыми   осуществляется   за   счет  биогенной  миграции веществ.                                                           БИОСФЕРА                         Биогенная                   миграция                  элементов                                                            Компонент биосферы: Абиотический                Абиотический   Лито­,   гидро­   и   атмосфера   где   происходит выветривание,   растворение,   и   химические преобразования и др.          Продуценты, консументы и редуценты которые реализацию основных функций живого вещества.            обеспечивают     Вернадский выделил в биосфере несколько типов веществ: ­живое, т.е. совокупное вещество всех живых организмов; ­биогенное, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами (нефть, уголь, известняк); ­костное,   образующееся   в   процессах,   где   живые   организмы   не участвуют; ­биокостное   –   создается   одновременно   живыми   организмами   и неорганическими процессами (почва).      Главную роль в теории биосферы Вернадского играет представление о живом   веществе.   Границы   биосферы   обусловлены   возможностями   жизни. Верхняя   граница   обусловлена   губительным   действием   ультрафиолета, нижняя – температурой земных недр.          Благодаря живому веществу, в биосфере постоянно осуществляется Закон   биогенной   миграции   химических   элементов   (В.И. круговорот энергии и многих химических элементов.   Вернадский): Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом   осуществляется   или   при   непосредственном   участии   живого вещества,   или   есть   в   среде,   особенности   которой   обусловлены   живым веществом.        Структурными   элементами   биосферы   есть   7   типов   веществ: живая,   биогенная,   абиотическая,   биогенно­абиотическая,   радиоактивная, космическая, рассеянные атомы. Биосфера существует со времени появления жизни   на   Земле   и   на   современном   этапе   своего   развития   постепенно переходит в ноосферу. 2.    Понятие ноосферы. Признаки. Ноосфера  ­   это   новое   состояние   биосферы,   при   котором определяющим   фактором   становится   умственная   деятельность   человека. Понятие ноосферы было введено Е. Леура и П.Т. где Шарденом в 1927 году. Учение   о   ноосфере   создал   и   развивал   В.И.   Вернадский   (1864­1945). Определяющим   фактором   развития   ноосферы   является   научная   мысль   и человеческий труд, а характерной чертой ­ экологизация всех сфер жизни. Признаками ноосферы называют следующие: 1) процессы, которые ведут к рассеиванию энергии, а не накопления,  2)   массовое   использование   для   получения   энергии   продуктов   фотосинтеза прошлых геологических эпох,   3) в массовых количествах создаются вещества, которых раньше в биосфере не было;                                                                                                4) выход в космос и создание биосферы на других планетах; 5) превращение человечества  в глобальную  автотрофную цивилизацию  при овладении производством искусственных продуктов и др..            3.Живое вещество биосферы, ее свойства и функции. Живое вещество  ­  вся  совокупность  живых  организмов  на  планете. Понятие «живого вещества» ввел в науку В.И. Вернадский. Живое вещество является   наиболее   мощным   геохимическим   и   энергетическим   фактором, ведущей силой планетарного развития. На ее долю приходится всего 0,01% от массы всей биосферы (97% ­ растения и 3% ­ животные и другие организмы), однако   именно   с   ней   связаны   важнейшие   функции   живой   оболочки. Основными   свойствами   живого   вещества   является   высокоорганизованная внутренняя   структура.   Обмен   веществ,   рост,   самовоспроизведение, способность накапливать и передавать энергию по цепям питания, изменение абиотической среды, адаптивность и др.. Наибольшее скопление живого вещества наблюдается на границе трех оболочек: атмо­, гидро­ и литосферы (в тропических лесах и тропической литорали).                Функциями живого вещества в биосфере является: газовая  ­   влияние   живых   организмов   на   газовый   состав   атмосферы (образование кислорода, выделение углекислого газа, фиксация азота и т.п.); концентрационная  ­   поглощение   живыми   организмами   определенных химических элементов и их накопление (накопление моллюсками в раковинах Кальция,   диатомовыми   водорослями,   хвощами,   злаками   ­   соединений кремния, морскими водорослями ­ Йода) окислительно­восстановительная ­  живые организмы окисляют и восстанавливают определенные соединения (железо­, серобактерии) биохимическая ­ синтез и расщепление органических соединений, что обуславливает биологический круг обращение и биогенной миграции атомов. Роль живых организмов в преобразовании оболочек Земли Живые   организмы   участвуют   в   преобразовании   оболочек   Земли,   то   есть обеспечивают планетарную роль живого вещества.            С участием живого происходит: • Образование осадочных пород (известняк и раковин моллюсков). •  Образование полезных ископаемых (каменный уголь с вымерших хвощей, плаунов и папоротников, залежи серы серобактериями). • Разрушение горных пород (лишайники). • Образование почвы (почвенные бактерии). •  Образование кислорода, из которого формируется озоновый экран Земли (растения, цианобактерии). • Влияние на концентрацию азота и образования оксидов азота, аммиака. •  Влияние   на   концентрацию   углекислого   газа   (животного   в   результате дыхания). • Заболачивание (торфяные мхи) и др..                   4.Круговорот веществ в биосфере (биологический круговорот)  ­  это перемещение,   распределение   и   концентрация   химических   элементов   и веществ, происходящих с помощью живых организмов. Круговорот веществ в природе   замкнутый   не   полностью,   часть   элементов   откладывается   в   виде пород   органического   происхождения.   Прямо   или   косвенно   биологический круговорот веществ в биосфере осуществляется за счет солнечной энергии и сил гравитации. Биологический круговорот веществ в природе, в отличие от геологического, быстрый и разомкнут (часть элементов откладывается в виде пород органического происхождения). Через воздух осуществляется 98,3% круговорота веществ, через воду ­ 1,7%. В биогенной миграции элементов участвуют   разные   организмы,   и   поэтому   выделяют   три   типа   круговорота, осуществляемые,  многоклеточными   организмами   микроорганизмами   и человеком.   На   сегодня   наблюдается   нарушение   круговорота   веществ   в биосфере, баланса между биологическими и геологическими круговоротами, главными причинами, которых являются: 1)   достаточно   сильное   искусственное   ускорение   процессов   выветривания пород   и   ускоренные   темпы   гибели   биоты,   что   ведет   к   замедлению биологического круговорота; 2)   создание   человеком   веществ,   которые   в   дальнейшем   не   могут   быть использованы организмами.   К   важнейшим   циклам   принадлежит   круговорот   воды,   кислорода,   углерода,   азота,   фосфатов,   сульфатов.   Для   примера   можно   рассмотреть круговорот азота.        Контроль знаний и умений:  Дать ответ на вопросы: 1.Что такое биосфера? 2.Какие основные положения учения В. И. Вернадского о биосфере? 3.Что такое ноосфера, и какое значение она имеет для нашей планеты? 4.Как роль играют живые организмы на нашей планете? Домашнее   задание:  пересказ   конспекта   лекции,   проработать   Л.2. стр.174­183