Біосфера - жива оболонка Землі (стр. 1 из 6)

ЗМІСТ

Вступ

1 Вчення В.І. Вернадського про біосферу

2 Біологічний кругообіг речовин і енергії в біосфері

2.1 Генезис і кругообіг кисню

2.2 Кругообіг вуглецю

2.3 Кругообіг азоту

2.4 Кругообіг води

2.5 Кругообіг фосфору

2.6 Кругообіг сірки

2.7 Перетворення енергії в біосфері

3 Природні ресурси біосфери та їх класифікація

4 Поняття про біорізноманіття і генофонд живих організмів

5 Народонаселення планети Земля

Висновки

Література

Вступ

Тема курсової роботи «Біосфера - жива оболонка Землі».

Біосфера(від гр. bios- життя і sfere— куля) - область активного життя оболонки Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами.

Мета роботи – розглянути вчення В.І. Вернадського про біосферу, біологічний кругообіг речовин і енергії в біосфері, зробити класифікацію природних ресурсів біосфери, розкрити поняття про біорізноманіття і генофонд живих організмів, розкрити тему народонаселення на планеті Земля, зробити висновки.

1 Вчення В.І. Вернадського про біосферу

Вперше термін «біосфера» вжив австрійський учений Е. Зюсс у 1875 році, але поширився він після праць нашого вітчизняного вченого, засновника та першого президента АН України, академіка В.І. Вернадського (1864-1945р.р.). Основи його вчення викладені в книзі «Біосфера» (1926р.). Він довів, що живі організми відіграють дуже важливу роль у процесах, які відбуваються у всіх сферах Землі. «Якби на Землі було відсутнє життя, - писав учений, - обличчя її було б таким же незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил.» За мільярди років існування Землі живі істоти рішуче змінили склад її атмосфери, гідросфери й літосфери, створивши, по суті, зовсім нове середовище життя.

В.І. Вернадський визначив біосферу як термодинамічну оболонку з температурами +50...-50°С і тиском приблизно 10 000 Па, що відповідає межам життя для більшості організмів.

За В.І. Вернадським, верхня межа біосфери знаходиться на висоті 15-22 км, охоплюючи тропосферу і нижню частину стратосфери. Знизу біосфера обмежена відкладеннями на дні океанів (до глибини 11 км) і глибиною проникнення в надра Землі організмів і води в рідкому стані (2-3 км).

Нижня межа біосфери в рамках літосфери обумовлена тепловим бар'єром і, як правило, не опускається нижче 5 км. Загальна протяжність біосфери - 40 км. Від усіх геосфер вона відрізняється енергійним перебігом хімічних перетворень.

В.І. Вернадський розглядав біосферу як царину життя, яка включає поряд з організмами і середовище їх існування. Горизонти біосфери, які найбільш інтенсивно заселені живими організмами, називаються «плівкою життя» або плетобіосферою.

Біосфера на нашій планеті виконує ряд важливих функцій, які обумовлюють властивості й відносну стабільність природи Землі:

- закріплення рухомих елементів поверхні літосфери (пісок, глина, гравій, дрібна галька, ліси, ґрунти різних типів);

- регуляція кругообігу води шляхом сповільнення поверхневого стоку і переведення його в підземний, зволоження повітря, зниження випаровуваності з поверхні внаслідок затемнення і зменшення швидкості вітру;

- зв'язування вуглекислоти, що виділяється тваринами та в ході хімічних перетворень у неживій природі;

- виділення кисню в процесі фотосинтезу наземними і водними рослинами;

- переведення в прості хімічні речовини величезної маси відмерлих організмів і їх виділень;

- участь в утворенні і відновленні ґрунтів, в очищенні атмосфери і води від різноманітних забруднень, в утворенні місцевого клімату і погоди;

- переміщення по планеті (суша, річки, моря і океани) маси різноманітних хімічних елементів і речовин;

- участь в утворенні багатьох гірських порід, частина яких є корисними копалинами (кам'яне вугілля, крейда, вапняки та ін.);

- акумуляція і трансформація сонячної енергії, яка в трансформованому вигляді включається в кругообіг енергії Землі.

Основними поняттями біосфери В.І. Вернадський вважає живу речовину(організми, біогенну речовину - створені живими організмами органо-мінеральні або органічні продукти і кам'яне вугілля, сапропель, торф, лісову підстилку, гумус ґрунту тощо), біокосну речовину,створену живими організмами за участі неживої природи (приземна атмосфера, осадові породи, глинисті мінерали, вода та інше) і косну речовину- гірські породи магматичного, неорганічного походження, воду, а також значно перероблені і видозмінені живими організмами речовини космічного походження (космічний пил, метеорити тощо). Крім того, до складу біосфери входять радіоактивні речовини, які виникають у результаті розпаду радіоактивних елементів, і розсіяні атоми, не зв'язані хімічними реакціями (рис. 1).

Рис. 1. Склад біосфери та її межі

В.І. Вернадський називає живу речовину основною рухомою силою біосфери. Бути живим - значить бути організованим, зазначав Вернадський, і в цьому полягає суть поняття біосфери як організованої оболонки Землі. Протягом мільярдів років існування біосфери організованість створюється і зберігається діяльністю живої речовини - сукупності всіх живих організмів^ Живі організми, - писав В.І. Вернадський, - є функцією біосфери і найтіснішим чином матеріально і енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, що її визначає. Для того, щоб у цьому переконатися, ми повинні виразити живі організми як щось ціле і єдине. Виражені таким чином живі організми складають живу речовину, тобто сукупність усіх живих організмів, існуючих на даний момент, чисельно виражену в елементарному хімічному складі, у вазі, в енергії. Вона пов'язана з навколишнім середовищем біогенним потоком атомів: своїм диханням, живленням і розмноженням».

Жива речовина розподілена в біосфері досить нерівномірно. Більша її частина знаходиться в приповерхневих ділянках суші (особливо великою є біомаса тропічних лісів) і гідросфери, де масово розвиваються зелені рослини та гетеротрофні тварини, що живляться ними. Більше 90% усієї живої речовини, утвореної, головним чином, вуглецем, киснем, азотом і воднем, припадають на наземну рослинність (97-98% біомаси суші). За підрахунками В.І. Вернадського, біомаса всіх організмів Землі сягає 10¹⁵ тонн, що складає лише 0,25% маси всієї біосфери. Але, незважаючи на це, В.І. Вернадський вважав живу речовину найбільш потужним геохімічним і енергетичним фактором, провідною силою планетарного розвитку.

Форма діяльності живого, його біохімічна робота в біосфері(нове поняття, введене В.І. Вернадським), полягає в здійсненні незворотних і незамкнених кругообігів речовин і потоків енергії між основними структурними компонентами біосферної цілісності: гірськими породами і природними водами, горами і ґрунтами, рослинністю, тваринами і мікроорганізмами. Цей безперервний процес руху кругообігу складає одне зі спірних питань і носить назву біогеохімічної циклічності.

Основне джерело біогеохімічної активності живих організмів - сонячна енергія, яка використовується в процесі фотосинтезу зеленими рослинами і деякими мікроорганізмами для створення органічної речовини, яка забезпечує їжею та енергією всі інші організми. Діяльність фотосинтезуючих організмів близько 2 млрд. років тому спричинила накопичення в атмосфері вільного кисню, потім утворився озоновий екран, який захищає живі організми від жорсткого космічного випромінювання, фотосинтез і дихання зелених рослин підтримують сучасний газовий склад атмосфери.

Саме надзвичайно високою активністю, зокрема дуже швидким кругообігом речовин, жива речовина відрізняється від неживої.

Уся жива маса біосфери оновлюється за 33 доби, а фітомаса (тобто маса рослин) - щодня.

В.І. Вернадський говорив, що, концентруючи сонячну космічну енергію і трансформуючи її в активну (вільну) енергію земних процесів, живі організми виявляють прагнення до максимального прояву цієї діючої енергії в процесах обміну, у кругообігах і біохімічних циклах.

Жива та нежива речовина на Землі становлять гармонійне ціле, що, власне, й називається біосферою. Крім тих живих істот, що живуть сьогодні на Землі, В.І. Вернадський включав у біосферу істоти минулих епох, від яких до нашого часу дійшли товщі гірських порід органічного походження (такі, як вапняки чи вугілля), їх вчений називав «палеобіосферами».

Узагальнюючи результати досліджень у галузі геології, палеонтології, біології та інших природничих наук, В.І. Вернадський дійшов висновку, що біосфера- це «стійка динамічна система, рівновага в якій встановилася в основних своїх рисах... з археозою й незмінно діє протягом 1,5-2 млрд. років». Стійкість біосфери, за Вернадським, виявляється в сталості її загальної маси (10¹⁹ т), маси живої речовини (10¹⁵ т), енергії, пов'язаної з живою речовиною (10¹⁸ ккал) і середнього хімічного складу всього живого.

Оскільки всі функції живих організмів у біосфері не можуть виконуватись організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом (подібно до того, як якась клітина в організмі не може діяти сама по собі, а лише в складі всього організму), то звідси випливає важливе положення, розроблене Вернадським: біосфера Землі від самого початку сформувалася як складна система з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконував свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати, тобто стійкість біосфери була з самого початку обумовлена її складністю.

Величезна кількість живих істот (2 млн. видів) знаходиться в надзвичайно складних взаємовідносинах між собою й неживою речовиною.

Біосферні зв'язки складалися протягом тривалого часу, у природі немає видів небажаних, непотрібних. Система зв'язків у біосфері поки розшифрована лише в загальних рисах. Найголовнішою ланкою управління біосферою є енергія Сонця, другорядною - енергія Землі, енергія радіоактивного розпаду елементів. Неживою речовиною біосфери керують продуценти, ними - консументи, діяльність яких визначають зворотні зв'язки, що йдуть від продуцентів, і т.д. У цілому біосфера схожа на єдиний гігантський суперорганізм, в якому автоматично підтримується гомеостаз - динамічна сталість фізико-хімічних та біологічних властивостей внутрішнього середовища та стійкість основних його функцій.