Переход биосферы в ноосферу

План.

1. Строение и эволюция биосферы.

2. В.И. Вернадский о биосфере. История понятия «ноосфера».

3. Единство биосферы и человека. Ноосфера.

4. Переход биосферы в ноосферу.

5. Прогнозы ноосферы в конце XX века.

6. Заключение

7. Список используемой литературы.

Строение и эволюция биосферы.

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни, и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы.

Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин.

Под биосферой (в современном понимании) необходимо понимать специфическую оболочку небесного тела, в пределах которой существует жизнь, т.е. обитают и размножаются живые существа.

Что же характерно для биосферы как особой оболочки земного шара? Во-первых, это область, в которой в значительном количестве имеется жидкая вода, во-вторых, на нее падает мощный поток энергии Солнца, в-третьих, в биосфере существуют поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразным состоянии. И, наконец, в биосфере жизнь защищена озоновым экраном от жесткого ультрафиолетового излучения.

Биосфера включает твердую оболочку Земли (литосфера), водную (гидросфера) и газовую (тропосфера) оболочки.

Литосфера – верхний каменный твердый слой Земли – составляет нижнюю сферу географической оболочки. Она состоит из слоя осадочных пород, ниже которых лежат гранитный и базальтовый слои. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Преобладающие элементы химического состава литосферы: О, Si, Аl, Fe, Са, Mg, Na, K.

Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии космосом. Она состоит из пяти слоев. Сфера жизни охватывает первый слой атмосферы – тропосферу – и частично заходит в стратосферу. Тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9-17 км). В нем сосредоточено около 80 % газового состава атмосферы и весь водяной пар. Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%). В пределах тропосферы ограничивающими факторами служат излучение, недостаток влаги, кислорода и низкое парциальное давление.

Гидросфера – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ. Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C.

Между земной корой, гидросферой и атмосферой происходит взаимообмен веществом и энергией, который находит свое выражение, например, в тектонических движениях (землетрясение, вулканизм).

Самой активной формой материи во Вселенной является живое вещество. По сравнению с массой Земли масса живого вещества незначительна. Несмотря на малую массу, живое вещество, выполняя наиболее существенные функции, является самой важной энергетической частью биосферы.

Приблизительно половина кислорода на Земле образуется в процессе фотосинтеза растениями суши (главным образом влажных тропических лесов), вторая половина – мельчайшими растениями гидросферы (фитопланктоном), хотя биомасса тех и других несопоставима между собой. В этом проявляется одна их общих биологических закономерностей: интенсивность процессов жизнедеятельности (питания, роста, обмена) выше у более мелких организмов.

Под живым веществом понимают совокупность массы всех организмов, населявших в тот или иной момент нашу планету.

Живые организмы участвуют в круговороте многих химических элементов. Проявление жизни коренным образом изменяет течение всех химических реакций в земной коре. Таким образом, жизнедеятельность организмов – это глубокий и мощный геологический процесс. Масштабы работы живого вещества таковы, что в течение короткого промежутка времени через живые организмы может пройти все вещество биосферы.

Мощь геологического и геохимического воздействия живого вещества на поверхностные оболочки планеты целиком и полностью определяются его особыми специфическими функциями.

Живое вещество в биосфере выполняет следующие основные функции: газовую, концентрационную и окислительно-восстановительную.

Одной из важнейших функций живого вещества является газовая, заключающаяся в динамике и трансформации газов в биосфере. Известно, что в процессе фотосинтеза выделяется кислород, который обогащает нашу планету. В настоящее время кислород в свободном и связанном состоянии биогенного происхождения. В процессе дыхания и брожения происходит поглощение кислорода и выделение углекислого газа как конечного продукта окислительного процесса, присущего живой системе. В большом количестве выдыхаются азот и пары воды.

Концентрационная функция – это эволюционно выработавшееся приспособление, обеспечивающее выживание организмов в существующих условиях обитания. Результат этой функции в масштабах биосферы – накопление залежей полезных ископаемых, например, известняка, мергеля, туфа, торфа, каменного угля и других.

Окислительно-восстановительные функции и реакции лежат в основе всякого биологического метаболизма.

Жизнь и прокариот, и эукариот – это непрекращающийся синтез и распад органических веществ, объединяющие все живые организмы на Земле. На разных этапах развития биосферы соотношение этих процессов менялось.

Для того чтобы биосфера существовала, и на Земле не прекращалось развитие жизни, в природе должен происходить непрерывный круговорот органического вещества и химических элементов.

В биотическом круговороте особенно велика роль микроорганизмов, которые, минерализуя органические вещества отмерших животных и растений, превращают их в минеральные соли и простейшие органические соединения.

Единственный источник энергии на Земле, от которого зависит жизнь, - Солнце. Поверхность земли ежегодно получает около 1,2  1020 кДж солнечной энергии. Примерно половина этого количества идет на испарение воды.

Запасание солнечной энергии на Земле, используемой на жизнедеятельность всех живых организмов, происходит только на первом трофическом уровне, на уровне продуцентов. Во всех остальных звеньях пищевой цепи происходит только ее потребление и расходование с разной эффективностью, сопровождающиеся потерей энергии в виде тепла. Чем выше трофический уровень организма, чем больше эти потери.

С возникновением на Земле жизни стала возможной непрерывная циркуляция между гидросферой, литосферой и атмосферой химических элементов (Р, N, C, O2, S и др.), которые в своих превращениях проходят через живое вещество: они поступают из внешней среды в организмы, а после их отмирания возвращаются обратно. Такая циркуляция получила название биогеохимического круговорота (или циклов).

Итак, между неорганической и органической материей на Земле существует неразрывная связь, постоянный круговорот веществ и превращение энергии из одной формы в другую. Круговорот веществ подчиняется закону сохранения вещества и энергии. Большая часть составляющих неживую природу атомов вновь возвращается в живое вещество, и лишь незначительная выбывает из жизненного цикла за пределы биосферы. Благодаря круговороту веществ и потоку энергии обеспечивается длительное существование жизни. В противном случае запасы необходимых веществ на Земле очень быстро были бы исчерпаны.

Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические