Какими преимуществами обладают растения и животные в условиях современной биосферы

Содержание

Значение растительного и животного мира в биосфере

Растения являются первоисточником существования, процветания и развития жизни на Земле и в первую очередь благодаря их свойству осуществлять фотосинтез. В процессе фотосинтеза зеленые растения из углекислого газа и воды создают органические вещества (более 177 млрд. т в год), служат источником ценных продуктов питания (зерна, плодов, овощей и т.д.), сырья для промышленности и строительства.

В прямой зависимости от растений находится формирование газового состава атмосферного воздуха. В процессе фотосинтеза зеленые растения выделяют около 5·10 11 т свободного кислорода в год. 1 га кукурузы выделяет за год 15 т кислорода, что достаточно для дыхания 30 человек. Весь кислород атмосферы проходит через зеленое вещество примерно за 2000 лет. За 300 лет растения усваивают столько углерода, сколько его содержится в атмосфере и водах.

Растения участвуют в образовании гумуса, который обеспечивает высокое плодородие почвы. Растения добывают из почвы или водной среды элементы, которые в ходят в состав молекул органических веществ (C, H, O, N, P, S, Fe, Co, mg, Cu), и передают их животным. Животные после отмирания передают минеральные вещества обратно в почву, откуда они вновь всасываются растениями. Растения в процессе вымывания как бы изымают минеральные вещества и постоянно поддерживают их в почве, что является важным для ее плодородия.

Растительность оказывает большое влияние на климат, водоемы, животный мир и другие элементы биосферы, с которыми она тесно взаимосвязана. От характера растительности во многом зависит и характер биоценоза, экосистемы, их морфологическая и функциональная структура, биогеоценотическая деятельность компонентов.

Велико значение растительности в жизни человека. Прежде всего, растительность представляет необходимую среду жизни людей. Дикорастущая флора является неоценимым генетическим фондом в селекционной работе при создании новых сортов сельскохозяйственных культур. Человек добывает из растений многообразные лекарственные вещества. Растения являются важнейшим пищевым ресурсом, многие из них используются в разнообразных технологических процессах (пивоварение, хлебопечение, очистка сточных вод и т.д.). Наблюдая за растениями, человек еще с глубокой древности усваивал ориентиры в пространстве и времени – растения, верно служили ему вместо компаса. Некоторые растения довольно точно показывали время суток, другие выполняли функцию барометра и гигрометра, являлись индикаторами пресных и соленых вод. В настоящее время растения-индикаторы используют в своих исследованиях и практической деятельности геологи, гидрологи, землеустроители, почвоведы, климатологи, лесоводы, экологи и др.

Животный мир представляет собой важную часть биосферы нашей планеты. Без животного мира нормальное функционирование биосферной оболочки невозможно. Главнейшая экологическая функция животных – участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными как наиболее мобильным элементом. Хотя биомасса животных на три порядка меньше биомассы растений, зато количество видов животных на Земле в 3 раза превышает число видов растений.

С деятельностью животных связано образование гумуса и разложение органического вещества, регулирование численности вредителей растений, образование коралловых рифов, опыление цветковых растений и т.д. При участии животных формируется химический состав подземных и грунтовых вод, возникает особая приземная атмосфера.

Огромную роль играют животные и в жизни человека. Многие из них служат важными источниками питания и технического сырья, как для кустарного, так и промышленного производства. Это сельскохозяйственные животные, пушные звери, рыба, разнообразная дичь и т.д.

Общеизвестно эстетическое значение животных – птицы, аквариумные рыбы, млекопитающие. Животные – это источник красоты, удивления, радости и удовольствия для большинства людей. Животные служат объектом научных исследований, в том числе медицинских и др.

Установлено, что некоторые беспозвоночные (моллюски, губки) обладают способностью аккумулировать большое количество радиоактивных элементов и ядохимикатов. Как следствие, они могут быть биоиндикаторами загрязнения среды обитания и помочь человеку решить эту важную проблему.

Несмотря на огромную ценность растительного и животного мира, человек, еще в ранние периоды своей истории начал истреблять животные и растительные организмы, а в нынешнее время, вооружившись современной техникой, развил «стремительное наступление» и на всю естественную биоту.

В особо опасном положении находятся вечнозеленые влажные (дождевые) тропические леса – древние климаксные экосистемы. Это бесценное хранилище генетического многообразия исчезает с лица Земли примерно со скоростью 17 млн. га в год. Их выжигают под пастбища, интенсивно вырубают на топливо, выкорчевывают при ведении земледелия, затапливают при строительстве ГЭС и т.д. При таких темпах уничтожения влажные тропические леса в низменных равнинах могут исчезнуть через несколько десятков лет (табл. 12).

Таблица 12 – Площади и суммарные среднегодовые темпы сведения тропических лесов в отдельных регионах земного шара (цит. по В.А. Вронский, 1996)

Источник

Какими преимуществами обладают растения и животные в условиях современной биосферы

Подробное решение параграф § 4 по биологии для учащихся 9 класса, авторов Сухова Т.С., Сарычева Н.Ю., Шаталова С.П. 2019

Используйте свои знания из курса биологии для ответа на следующие вопросы, касающиеся содержания данной таблицы.

1. Можно ли предположить характер условий существования на планете живых организмов, приведённых в таблице, зная особенности их строения и жизнедеятельности? Ответ обоснуйте.

Да, например, зная, что архее на Земле обитали анаэробные организмы, можно судить, что в данный период ещё не было кислородной атмосферы.

2. Выскажите мнение, почему в архейскую и протерозойскую эры жизнь была сосредоточена в воде.

В этот период времени атмосфера была еще бескислородной и не имела озонового экрана, защищающего все живое от ультрафиолетового излучения.

3. Какие условия жизни на древней планете могли, на ваш взгляд, обеспечить существование таких представителей царства Растения, как хвощи, плауны и папоротники, а также представителей царства Животные — земноводных?

Процветанию хвощей, плаунов, папоротников и земноводных способствовал тёплый и влажный климат. Размножение перечисленных растений зависит от наличия воды. Земноводные являются холоднокровными животными, и с понижением температуры условия для их существования становятся все более некомфортными.

4. Какие особенности процесса размножения голосеменных растений и пресмыкающихся животных позволяют судить о климатических условиях мезозойской эры? Назовите эти условия.

Возникновение семени дало голосеменным большие преимущества, так как освободило половой процесс от необходимости наличия воды для оплодотворения (климат в к концу мезозойской эры стал более сухим, но оставался теплым).

Рептилии приобрели свойства, позволившие им окончательно порвать с водной средой. Внутреннее оплодотворение и накопление желтка в яйцеклетке сделали возможным размножение на суше.

Завершите работу с таблицей 3, ответив на вопросы.

1. Какие особенности цветковых растений, а также птиц и млекопитающих позволяют считать их наиболее высокоорганизованными существами в мире живой природы?

Особенности цветковых растений — семена защищены околоплодником (способствует их лучшему сохранению и распространению), появление цветка и двойное оплодотворение (обеспечивает зародыш питательными веществами из эндосперма),

Особенности птиц — наличие четырёхкамерного сердца и двойного дыхания обеспечивают теплокровность птиц и очень высокую интенсивность их метаболизма. Полёт — основной способ передвижения большинства видов птиц, помогающий им искать пищу, мигрировать и спасаться от хищников.

Особенности млекопитающих — теплокровность (позволяет существовать в самых различных климатических условиях и сохранять активность и в холодное, и в жаркое время года), развитие переднего мозга с корой больших полушарий (позволяет пространственно отображать внешний мир на основе информации, поступающей от органов чувств). Лобные доли осуществляют управление общением животных, у человека они связаны с речью, т. е. со второй сигнальной системой. Органы чувств млекопитающих также более совершенны.

2. Какими преимуществами обладают растения и животные в условиях современной биосферы благодаря названным вами особенностям?

Растения и животные в условиях современной биосферы обладают преимуществами, которые позволяют существовать в самых различных климатических условиях и выживать в любое время года.

Источник

Роль растений в биосфере и жизни человека

ВВЕДЕНИЕ

Мир растений велик и многообразен. В настоящее время он насчитывает около 500 тыс. видов. Представители мира растений встречаются везде: на суше от севера до юга, в пресных и соленых водоемах, во льдах Арктики и Ан­тарктики. Растения отличаются от всех других живых организмов, и именно они играют самую существенную роль в жизни биосферы.

Биосфера — та область Земли, где обитает и развивается органическая жизнь (растения, животные, люди и микроорганизмы).

Благодаря хлорофиллу — пигменту зеленого цвета — происходит поглощение лучистой энергии солнца и преобразование ее в скрытую энергию химических связей. За счет этой энергии зеленые растения из углекислого газа, воды и минеральных веществ синтезируют органические вещества, кото­рые служат исходным материалом для построения более сложных веществ, входящих в состав живого тела (жиры, белки, клетчатка, смолы, лигнин и т. д.) и являются источником энергии, которая освобождается в процессе дыхания.

Зеленые растения — источник накопления на Земле запасов связанной энергии в виде каменного угля, торфа, нефти. Кроме того, готовое органичес­кое вещество растений служит пищей насекомым, грибам, бактериям, животным и человеку, которые сами не способны создавать его.

Ежегодно на земном шаре путем фотосинтеза создается до 83 млрд тонн органического вещества.

Считают, что в основном благодаря деятельности зеленых растений ат­мосфера Земли обогатилась кислородом. Появление кислорода усилило об­разование почв за счет выветривания горных пород; увеличило энергию жизненных процессов, привело к возникновению кислородного дыхания, свойствен­ного огромному количеству живых существ.

Растительный покров оказывает огромное влияние на формирование и изменение климата, на почвообразовательные процессы и повышение плодо­родия почв.

Велико значение растений в жизни человека — они в основном удовлет­воряют все его главные потребности в пище, одежде, жилище. Из пищевых растений наиболее важны хлебные злаки. Овощные и плодовые растения яв­ляются источником не только жиров, белков и углеводов, но и витаминов. Мас­личные растения идут на получение растительного масла для пищевых, лекар­ственных и технических целей. Широко используются в различных отраслях хозяйственной деятельности прядильные, дубильные, красительные, эфиромас- личные, каучуконосные, лекарственные и другие растения. Луга, степи, полусте­пи, горные пастбища служат источником кормов для скота.

Огромно значение леса, который поставляет техническое и лекарствен­ное сырье, пищевые продукты и т. д. Древесину человек использует во всех отраслях народного хозяйства — это строительный материал, бумага, картон, искусственный шелк, скипидар, ацетон, кагфора, древесный уголь, эфирные мас­ла и др.Полезные свойства растений изучены еще недостаточно и используются далеко не полностью.

Так, из 500 тыс. видов высших растений в практических целях используют только 2500.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Урок 44 Значение растений для существования жизни на планете Земля. Значение растений для человека

ТОП-10 планет, на которых в теории может поддерживаться жизнь

Планета, на которой может зародиться жизнь, должна соответствовать нескольким определенным критериям. Назовем некоторые: она должна находиться на удаленном расстоянии от звезды, размер планеты должен быть достаточно большой, чтобы иметь расплавленное ядро, и еще она должна иметь определенный состав «сфер» — литосферы, гидросферы, атмосферы и т.д.

Такие экзопланеты, находящиеся за пределами нашей Солнечной системы, могут не только поддерживать жизнь, зародившуюся на них, но их можно также рассматривать как некие «жизненные оазисы» во Вселенной, если вдруг человечеству придется оставить свою планету. По состоянию развития науки и техники на сегодня, очевидно, что шансов добраться до таких планет у нас нет. Расстояние до них составляет до нескольких тысяч световых лет, и, исходя из современных технологий, путешествие на расстояние только одного светового года заняло бы у нас не менее 80000 лет. Но с развитием прогресса, появлением космических путешествий и космических колоний, вероятно, придет время, когда там можно будет оказаться в течение очень короткого времени.

Технологии не стоят на месте, каждый год ученые находят всё новые средства поиска экзопланет, число которых постоянно растет. Ниже мы покажем Вам одних из самых пригодных для жизни планет за пределами Солнечной Системы.

Тема 5.3. Биосфера – глобальная экосистема. — 10-11 класс, Пасечник (рабочая тетрадь).

Биосфера – глобальная экосистема. Учение В. И. Вернадского о биосфере.

1. Дайте определения понятий. Биосфера — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли. Ноосфера — сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.

2. Составьте таблицу.

Компоненты биосферы (по В. И. Вернадскому)

3. Каковы основные признаки биосферы как глобальной экосистемы? Биосфера представляет собой гигантский биогеоценоз, который существует благодаря тесной взаимосвязи всех его структурных компонентов, представляет собой целостную и устойчивую систему, прошедшую длительный путь исторического развития. Биосфера – это оболочка Земли, где существует или когда-либо существовала жизнь, и которая подвергается или подвергалась воздействию живых организмов. Отдельные организмы на определенных территориях образуют популяции, популяции разных видов объединяются в биоценозы. Биоценозы и неживые факторы среды образуют биогеоценозы или экосистемы. Каждая экосистема граничит с другой экосистемой, происходит обмен веществом и энергией. Все экосистемы Земли объединены круговоротом веществ и потоком энергии и образуют единую глобальную экосистему, которую называют биосферой.

4. Охарактеризуйте основные жизненные свойства, проявляющиеся на биосферном уровне организации жизни на Земле. На этом уровне происходит: глобальный круговорот веществ и превращение энергии, а так же взаимодействие живого и неживого вещества планеты (обмен веществ).

Биологический круговорот. Эволюция биосферы

1. Дайте определение понятий. Биологический круговорот – это перемещения и превращения химических элементов через косную и органическую природу при активном участии живого вещества. Эволюция биосферы – процесс непрерывного, одновременного и взаимосвязанного изменения: а) характера живого вещества (возникновения, развития и вымирания видов, формирования и разрушения биотических сообществ); б) свойств биосферы как оболочки Земли, преобразуемой этим веществом, и в) экосферы планеты. 2. Составьте схему круговорота любого из перечисленных веществ: вода, углерод, азот, сера, фосфор.

Круговорот азота

3. Заполните таблицу.

Основные этапы развития биосферы

4. Какое влияние оказывает человек на биосферу? Человечество стало создавать фактически искусственную среду своего обитания. С этих пор эволюция биосферы вступила в новую фазу, где человеческая деятельность стала мощной природной движущей силой. С момента развития промышленности до настоящего времени, в связи с активным использованием природных ресурсов и нарушением сложившегося в природе равновесия, процессы разрушения в биосфере стали преобладать над процессами созидания. Биосфера находится на грани экологического кризиса. Его последствия могут быть катастрофическими для человечества. Мировое сообщество серьезно обеспокоено нарушениями в биосфере, к которым приводит непродуманная деятельность человека. Для их ликвидации принят целый ряд международных соглашений, которые должны уменьшить выброс в атмосферу вредных веществ, защитить от загрязнения почву и водоемы.

Kepler-283c

Планета расположена в созвездии Лебедя. Звезда Kepler-283 находится в 1700 световых лет от Земли. Вокруг своей звезды (Kepler-283) планета вращается по орбите, примерно в 2 раза меньшей, чем Земля вокруг Солнца. Но исследователи полагают, что вокруг звезды вращается как минимум две планеты (Kepler-283b и Kepler-283c). Kepler-283b находится ближе всего к звезде, и там слишком горячо для существования жизни.

Но все равно, внешняя планета Kepler-283c находится в благоприятной для поддержания жизненных форм зоне, известной под названием «зона обитаемости». Радиус планеты составляет 1,8 радиуса Земли, и год на ней будет составлять только 93 земных дня, именно столько требуется этой планете для полного оборота вокруг своей звезды.

Kepler-438b

Экзопланета Kepler-438b находится в созвездии Лиры на расстоянии около 470 световых лет от Земли. Она вращается вокруг карликовой красной звезды, которая меньше, чем наше Солнце в 2 раза. Диаметр планеты на 12% больше, чем диаметр Земли, и она получает на 40% больше тепла. Из-за своих размеров и удаленности от звезды средняя температура здесь составляет около 60ºС. Это немного жарко для человека, но вполне приемлемо для других форм жизни.

Читайте также:  В этой природной зоне наблюдается самое большое в мире скопление крупных животных

Kepler-438b проходит полный круг по своей орбите каждые 35 дней, а это значит, что год на этой планете длится в 10 раз меньше, чем на Земле.

Роль растений в биосфере

Растения в процессе фотосинтеза выделяют свободный кислород, используемый при дыхании большинством организмов (некоторые бактерии живут в бескислородной среде). Наличие свободного кислорода усилило процессы химического выветривания горных пород и накопления в верхних слоях земной коры минеральных соединений, нужных для питания растений. За счёт кислорода, выделяемого растениями, в верхних слоях атмосферы образовался озоновый экран, защищающий поверхность Земли от ультрафиолетового излучения. Только после возникновения озонового слоя растения и животные смогли развиваться в наземно­воздушной среде.

Растения играют важную роль в круговороте веществ в природе (кислорода, воды, углерода, азота, серы, фосфора), благодаря которому и возможна жизнь на Земле.

Растительный покров оказывает огромное влияние на формирование и изменение климата, исключительна роль растений в почвообразовательном процессе, в повышении плодородия почв. Лес смягчает резкие колебания температуры, улучшает водно-воздушный режим почв, задерживает ветер. Лесные насаждения скрепляют почву на склонах и препятствуют движению сыпучих песков, предотвращают развитие эрозионных процессов. Материал с сайта https://doklad-referat.ru

Не менее важна санитарно-гигиеническая и эстетическая роль растений. Они убивают болезнетворные организмы, очищают воду и воздух (на них оседает более 70% взвешенной в воздухе пыли и до 60% сернистого газа), служат преградой для распространения звуковых волн. Любая растительность украшает ландшафт и оздоровляет атмосферу.

Огромное значение играют растения в жизни человека.

На этой странице материал по темам:

Роль зеленых растений в биосфере реферат

Ботаника:роль растений в биосфере

Конспект лекций роль воды в биосфере

Лекция роль растений ф биосфере

Вопросы по этому материалу:

В чём заключается космическая роль зелёных растений?

Что происходит в процессе фотосинтеза?

Какие вещества из окружающей среды потребляют растения в процессе своей жизнедеятельности?

Во что превращается углекислый газ в процессе фотосинтеза?

Kepler-442b

Как и Kepler-438b, Kepler-442b находится в созвездии Лиры, но в другой солнечной системе, которая расположена дальше во Вселенной, на расстоянии около 1100 световых лет от Земли. Ученые на 97% процентов уверены, что планета Kepler-438b находится в зоне обитаемости, и она каждые 112 дней делает полный оборот вокруг красного карлика, масса которого составляет 60% от массы нашего Солнца.

Эта планета примерно на треть больше, чем Земля, и она получает около двух третей нашего количества солнечного света, что указывает на то, что средняя температура там около 0ºС. Существует также 60%-ная вероятность того, что планета скалистая, что необходимо для эволюции жизни.

Gliese 667 Cc

Планета GJ 667Cc, также известная как Gliese 667 Cc, находится в созвездии Скорпиона на расстоянии около 22 световых лет от Земли. Планета примерно в 4,5 раза больше Земли, и ей нужно около 28 дней, чтобы сделать оборот по орбите. Звезда GJ 667C – это красный карлик, который имеет около трети размера нашего Солнца, и он является частью трехзвездной системы.

Этот карлик также является одной из самых близких к нам звезд, только около 100 других звезд находятся ближе. На самом деле, она расположена так близко, что люди с Земли с помощью телескопов могут легко увидеть эту звезду.

Урок 44 Значение растений для существования жизни на планете Земля. Значение растений для человека

Наш мир часто называют зеленым. Этим названием он обязан миллиардам зеленых растений, живущих в нем. Человек и все иные организмы обязаны им своей жизнью. Растительные организмы обладают уникальной способностью: по сути, они питаются солнечным светом. А если говорить языком биологии, то представители растительного царства улавливают солнечный свет и преобразовывают его за счет фотосинтеза в энергию. Используя ее, они превращают неорганическую материю в органическую и дают пищу всем остальным живущим на Земле.

Растения играют огромную, можно сказать ключевую роль в жизни земной биосферы. Именно с них начинается пищевая цепочка жизни. Они стояли у истоков жизни на нашей планете. Научившись использовать солнечный свет в процессе фотосинтеза, растения начали насыщать нашу атмосферу кислородом – это вещество выделяется в процессе фотосинтеза. Так что, каждый раз, делая глубокий вдох, вы должны помнить, кому вы обязаны живительному кислороду в ваших легких.

В биологии растительные организмы выделены в отдельное царство. К нему относятся папоротники, мхи, водоросли, голосеменные и покрытосеменные. Многообразие их поистине огромно, так же как и их значение для жизни на нашей планете и для существования на ней жизни, человека.

Роль в экосистеме планеты В природе растительность являются неотъемлемой частью любого природного сообщества или, как говорят биологи, биоценоза.

В пищевой цепочке они занимают первое звено: растительные организмы накапливают энергию солнца и дают ее другим видам.

Ими питаются растительноядные животные, а они, в свою очередь, служат пищей для хищников.

В случае какой-либо природной катастрофы (например, засухи), которая уничтожает растительность, вымирание грозит и всем остальным организмам. Именно она выделяют в атмосферу кислород и потребляют углекислый газ. До их появления на Земле кислорода почти не было. Соотношение этих газов самым прямым образом влияет на климат в масштабах планеты (поэтому сейчас так много разговоров о глобальном потеплении из-за избытка СО2).

Из кислорода в верхних слоях атмосферы образовывается озон, защищающий нас от жестких ультрафиолетовых лучей.

Растения активно участвуют в образовании климата на планете.

В природе растения часто служат домом для других организмов, животных, грибов, лишайников, создают для них среду обитания. Многие животные образуют с растениями симбиотические связи.

Растительные организмы играют ключевую роль в почвообразовании и в изменениях ландшафта.

Растительность играет важнейшую роль в круговороте минеральных веществ в природе.

Роль флоры в жизни человека

Человек также является частью биосферы планеты и поэтому растения ему жизненно необходимы.

v Человек использует растения как источник пищи, они же служат пищей домашних животных. Человек использует в пищу зерна, плоды, корнеплоды и другие части растений. Некоторые растения лечат тело человека.

v Именно растительные организмы образовали почву, благодаря которой мы можем заниматься сельским хозяйством.

v Растениям мы обязаны запасом полезных ископаемых (уголь, нефть, газ, торф), благодаря которым работает мировая экономика. Большая часть энергии, получаемая человеком сегодня, производится из ископаемых углеводородов, которые есть не что иное, как древние растения.

v Многие растения используются для лекарственных целей. Это, наверное, с вероятностью 99% были первые лекарства, которые начал применять человек. Они широко используются и в наши дни.

v Растения самым широким образом применяются в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве. Они снабжают человека множеством видов разнообразного сырья: волокна для изготовления одежды, тканей; дубильные и красящие вещества для окрашивания; масла, в том числе эфирные и технические для лечения и промышленных нужд; различные виды каучуков также для производств и многое другое. Древесина активно используется в строительстве. Из дерева делается мебель, различные предметы повседневного обихода и интерьера. Из древесины производят бумагу, также древесина используется как топливо.

v Человек использует растения в декоративных целях: в каждом доме можно встретить цветы на подоконнике, а в каждом городе парки и зеленые зоны с декоративными кустарниками.

Значение зеленых друзей — растений в жизни человека и животных велико. Они играют огромную роль в экосистеме планете. Без них наша Земля представляла бы собой безжизненную и бесплодную пустыню. Они были пионерами во времена зарождения жизни и только благодаря зеленым организмам жизнь на нашей планете столь богата и разнообразна. Благодаря им мы смогли достичь современным вершин цивилизации.

1. Прочитать конспект.

HD 40307g

HD 40307 – это карликовая оранжевая звезда, которая больше, чем красные звезды, но меньше, чем желтые. Удалена от нас на 44 световых года и находится в созвездии Живописца. Вокруг этой звезды вращается как минимум шесть планет. Эта звезда чуть менее мощная, чем наше Солнце, а планета, которая находится в зоне обитаемости, является шестой планетой — HD 40307g.

HD 40307g примерно в семь раз больше Земли. Год на этой планете длится 197,8 земных дней, и она к тому же вращается вокруг своей оси, а это означает, что у нее есть цикл день-ночь, что очень важно, когда речь идет о живых организмах.

Звезда K2-3, также известна как EPIC 201367065, находится в созвездии Льва, расстояние до этой звезды от Земли около 150 световых лет. Может показаться, что это очень большое расстояние, но, на самом деле, это одна из 10 ближайших к нам звезд, имеющих свои планетц, поэтому, с точки зрения Вселенной, до K2-3 совсем недалеко.

Вокруг звезды K2-3, которая является красным карликом и по размеру как половина нашего Солнца, вращаются три планеты — K2-3b, K2-3c и K2-3d. Планета K2-3d наиболее удалена от звезды, и она находится в зоне обитаемости звезды. Эта экзопланета в 1,5 раза больше Земли, и делает полный оборот вокруг своей звезды каждые 44 дня.

Состав биосферы

Структура биосферы:

Kepler-62e и Kepler-62f

На расстоянии более 1200 световых лет от нас в созвездии Лиры находятся две планеты — Kepler-62e и Kepler-62f, и они обе вращаются вокруг одной и той же звезды. Обе планеты являются кандидатами на зарождение или принятие жизненных форм, но Kepler-62e расположена ближе к своей красной карликовой звезде. Размер 62e составляет около 1,6 размера Земли и оборачивается вокруг своей звезды за 122 дня. Планета 62f меньше, примерно в 1,4 раза больше Земли, и делает полный оборот вокруг звезды каждые 267 дней.

Исследователи полагают, что из-за благоприятных условий, вполне вероятно, что вода есть на одной или обеих экзопланетах. Они также могут быть полностью покрыты водой, что является хорошей новостью, так как вполне возможно, что так начиналась история Земли. Согласно одному недавнему исследованию, миллиарды лет назад поверхность Земли могла быть на 95 процентов покрыта водой.

Kapteyn b

На орбите красного карлика Kapteyn находится планета Kapteyn b. Она расположена относительно недалеко от Земли, всего 13 световых годах. Год здесь длится 48 дней, и она находится в зоне обитаемости звезды. Что делает Kapteyn b таким перспективным кандидатом для возможной жизни, так это то, что эта экзопланета гораздо старше Земли — ей 11,5 миллиардов лет. Это означает, что она сформировалась всего через 2,3 миллиарда лет после Большого взрыва, и она на 8 миллиардов лет старше Земли.

Так как прошло большое количество времени, это увеличивает вероятность того, что жизнь там существует в настоящее время или еще появится в какой-то момент времени.

Kepler-186f

Kepler-186F – это первая обнаруженная экзопланета с вероятной возможностью поддерживать жизнь. Она была открыта в 2010 году. Ее иногда называют «кузиной Земли» из-за сходства. Kepler-186F находится в созвездии Лебедя на расстоянии около 490 световых лет от Земли. Это экозопланета в системе из пяти планет, которые вращаются вокруг угасающего красного карлика.

Звезда не такая яркая, как наше Солнце, но эта планета на 10% больше Земли, и она расположена ближе к своей звезде, чем мы к Солнцу. Из-за своего размера и местоположения в зоне обитаемости, ученые считают, что вполне возможно, что на поверхности есть вода. Они также считают, что, подобно Земле, экзопланета состоит из железа, камня и льда.

После того, как планета была открыта, исследователи искали выбросы, которые указывали бы на то, что там существует внеземная жизнь, но пока никаких доказательств существования жизни найдено не было.

Биосфера как глобальная экосистема

Биосфера является глобальной экосистемой. Как уже было отмечено ранее, биосфера расчленена на геобиосферу, гидробиосферу

и
аэробиосферу.
Геобиосфера имеет подразделения в соответствии с
основными средообразующими факторами: террабиосфера и литобиосфера—в пределах геобиосферы, маринобиосфера (океа-нобиосфера) и аквабиосфера — в составе гидробиосферы. Данные образования называют подсферами. Ведущим средообразующим фактором в их образовании является физическая фаза среды жизни: воздушно-водная в аэробиосфере, водная (пресноводная и солено-водная) в гидробиосфере, твердо-воздушная в террабиосфере и твер-доводная в литобиосфере.
В свою очередь, все они распадаются на слои: аэробиосфера — на тропобиосферу и альтобиосферу; гидробиосфера — на фотосферу, дисфотосферу и афотосферу.

Структурообразующие факторы здесь, помимо физической среды, энергетика (свет и тепло), особые условия формирования и эволюции жизни — эволюционные направления проникновения биоты на сушу, в ее глубины, в пространства над землей, бездны океана, несомненно, различны. Вместе с апобиос-ферой, парабиосферой и другими под- и надбиосферными слоями они составляют так называемый «слоеный пирог жизни» и геосферы (экосферы) ее существования в пределах границ мегабиосферы (рис. 12.40).

Рис. 12.40. Протяженность биосферы по вертикали и соотношение

поверхностей, занятых основными структурными единицами

Перечисленные образования в системном отношении — это крупные функциональные части фактически общеземной или субпланетарной размерности. Общая иерархия подсистем биосферы представлена на рис. 12.41.

Рис. 12.41. Иерархия экосистем биосферы (по Н. Ф. Реймерсу, 1994)

Ученые считают; что в биосфере имеется восемь — девять уровней относительно самостоятельных круговоротов веществ в пределах взаимосвязей семи основных вещественно-энергетических экологических компонентов и восьмого — информационного (рис. 12.42).

Рис. 12.42. Экологические компоненты (по Н. Ф. Реймерсу, 1994)

Глобальные, региональные и местные круговороты веществ незамкнуты и в рамках иерархии экосистем частично «пересекаются». Это вещественно-энергетическое, а отчасти и информационное «сцепление» обеспечивает целостность экологических надсистем вплоть до биосферы в целом.

Общие закономерности организации биосферы. Биосферу формируют в большей степени не внешние факторы, а внутренние закономерности. Важнейшим свойством биосферы является взаимодействие живого и неживого, нашедшего отражение в законе биогенной миграции атомов В. И. Вернадского, и рассмотрено нами в разделе 12.6.

Закон биогенной миграции атомов дает возможность человечеству сознательно управлять биогеохимическими процессами как в целом на Земле, так и в ее регионах.

Количество живого вещества в биосфере, как известно, не подвержено заметным изменениям. Эта закономерность была сформулирована в виде закона константности количества живого вещества В. И. Вернадского:

количество живого вещества биосферы для данного геологического периода есть константа. Практически данный закон является количественным следствием закона внутреннего динамического равновесия для глобальной экосистемы — биосферы. Поскольку живое вещество в соответствии с законом биогенной миграции атомов есть энергетический посредник между Солнцем и Землей, то или его количество должно быть постоянным, или должны меняться его энергетические характеристики. Закон физико-химического единства живого вещества (все
живое вещество
Земли физико-химически едино) исключает значительные перемены в последнем свойстве. Отсюда для живого вещества планеты неизбежна количественная стабильность. Она характерна в полной мере и для числа видов.

Живое вещество как аккумулятор солнечной энергии должно одновременно реагировать как на внешние (космические) воздействия, так и на внутренние изменения. Снижение или увеличение количества живого вещества в одном месте биосферы должно приводить к процессу с точностью наоборот в другом месте, потому что освободившиеся биогены могут быть ассимилированы остальной частью живого вещества или будет наблюдаться их недостаток. Здесь следует учитывать скорость процесса, в случае антропогенного изменения намного более низкую, чем прямое нарушение природы человеком.

Помимо константности и постоянства количества живого вещества, нашедшего отражение в законе физико-химического единства живого вещества,

относится к биосфере и другим уровням экологических систем, хотя и имеется специфика — биосфера более закрытая система, чем ей подразделения. Единство живого вещества биосферы и гомологич-ность строения ее подсистем приводят к тому, что сложно переплетены эволюционно возникшие на ней живые элементы различного геологического возраста и первоначального географического происхождения. Переплетение различных по пространственно-временному генезисуалементов во всех экологических уровнях биосферы отражает
правило
или
принцип гетерогенеза живого вещества.
Данное сложение не является хаотичным, а подчинено принципам экологической дополнительности (комплементарности), экологического соответствия (конгруэнтности) и другим закономерностям. В рамках экодинамики Ю. Голдсмита это
третий ее закон — принцип экологического порядка, или экологического мутуализма,
указывающий на глобальное свойство, обусловленное влиянием целого на его части, обратного воздействия дифференцированных частей на развитие целого и т. п., которое в сумме ведет к сохранению стабильности биосферы в целом.

Взаимопомощь в рамках экологического порядка, или системный мутуализм, утверждается законом упорядоченности заполнения пространства и пространственно-временной определенности:

заполнение пространства внутри природной системы из-за взаимодействия между ее подсистемами упорядочено так, что позволяет реализоваться гомеостатическим свойствам системы с минимальными противоречиями между частями внутри ее. Из данного закона следует невозможность длительного существования «ненужных» природе случайностей, включая и чуждые ей.создан-ные человеком. В число правил мутуалистического системного порядка в биосфере входит и
принцип системной дополнительности,
который гласит, что подсистемы одной природной системы в своем развитии обеспечивают предпосылку для успешного развития и саморегуляции других подсистем, входящих в ту же систему.

Читайте также:  Permalinks когтеточка гриндер по уходу за когтями животных для собак кошек и мелких животных

К четвертому закону экодинамики Ю. Голдсмита относят закон самоконтроля и саморегуляции живого:

живые системы и системы под управляющим воздействием живого способны к самоконтролю и саморегулированию в процессе их адаптации к изменениям в окружающей среде. В биосфере самоконтроль и саморегуляция происходят в ходе каскадных и цепных процессов общего взаимодействия — в ходе борьбы за существование естественного отбора (в самом широком смысле этого понятия), адаптации систем и подсистем, широкой коэво-люции и т.д. При этом все эти процессы ведут к положительным «с точки зрения природы» результатам — сохранению и развитию экосистем биосферы и ее как целого.

Связующим звеном между обобщениями структурного и эволюционного характера служит правило автоматического поддержания глобальной среды обитания:

живое вещество в ходе саморегуляции и взаимодействия с абиотическими факторами автодинамически поддерживает среду жизни, пригодную для ее развития. Данный процесс ограничен изменениями, космического и общеземного экосферного масштаба и происходит во всех экосистемах и биосистемах планеты, как каскад саморегуляции, достигающей глобального размаха. Правило автоматического поддержания глобальной среды обитания следует из биогеохимических принципов В. И. Вернадского, правил сохранения видовой среды обитания, относительной внутренней непротиворечивости и служит константой наличия в биосфере консервативных механизмов и одновременно подтверждением правила системно-динамической комплементарности.

О космическом воздействии на биосферу свидетельствует закон преломления космических воздействий:

космические факторы, оказывая воздействие на биосферу и особенно ее подразделения, подвергаются изменению со стороны экосферы планеты и потому по силе и времени проявления могут быть ослаблены и сдвинуты или даже полностью утерять свой эффект. Обобщение здесь имеет значение в связи с тем, что зачастую идет поток синхронного воздействия солнечной активности и других космических факторов на экосистемы Земли и населяющие ее организмы (рис. 12.43).

Следует отметить, что многие процессы на Земле и в ее биосфере хотя и подвержены влиянию космоса и предполагаются циклы солнечной активности с интервалом в 1850, 600,400, 178, 169,88,83,33,22,16, 11,5(11,1), 6,5 и 4,3 года, сама биосфера и её подразделения не обязательно во всех случаях должны реагировать с той же цикличностью. Космические воздействия системы биосферы могут блокировать нацело или частично.

Рис. 12.43. Пути космического влияния на биосферу

Деятельность человека и

Эволюция биосферы

Э. И. Колчинский (1988) в эволюции биосферы выделяет следующие тенденции: постепенное увеличение общей ее биомассы и продуктивности; прогрессивное накопление аккумулированной солнечной энергии в поверхностных оболочках Земли; увеличение информационной емкости биосферы, проявляющейся в нарастающем росте органических форм, увеличении числа геохимических барьеров и возрастании дифференцированности физико-географической структуры биосферы; усиление некоторых биогеохимических функций живого вещества и появление новых функций; усиление преобразующего воздействия жизни на атмосферу, гидросферу, литосферу и увеличение роли живого вещества, продуктов его жизнедеятельности в геологических, геохимических и физико-географических процессах; расширение сферы действия биологического (биотического) круговорота и усложнение его структуры. Несомненно, к этому перечню необходимо отнести трансформирующее воздействие на биосферу человеческой деятельности, не исключая нисходящую ветвь эволюции биосферы — все эволюционирующие системы не являются бессмертными, а имеют «начало» и «конец» своего существования. Так, если в эволюции живого вещества имеется непрерывный поток генетической информации, а в геноме человека есть гены от всего ряда его предков, то в составе биосферы имеются виды различного географического возраста — «эиогеноэлементы», или «биоэлементы», экосистем. Происходит эволюционная замена данных экогеноэ-лементов (биоэлементов), иногда в региональных рамках полная замена, с исчезновением предшественников.

Не могло не изменить естественных процессов массовое истребление человеком растений и животных, к примеру, плиоценовое исчезновение крупных животных, по всей вероятности, происходило не только из-за прямого преследования, но и в результате нарушения цепей питания, в целом пищевых сетей, что вело к преобразованию экосистем. Современное уничтожение видов, которое идет намного быстрее, чем во времена плиоценового перепромысла, должно вести и ведет к процессам, обратным к названным Э. И. Колчинским — снижается биомасса, продуктивность и информационность биосферы, меняется характер аккумуляции солнечной энергии в поверхностных оболочках планеты и т. п. Отсюда закономерности эволюции биосферы необходимо рассматривать как в прогрессивном, так и в регрессивном плане.

Как нам уже известно, эволюция живого началась с возникновения форм преджизни, а в дальнейшем и праорганизмов (рис. 12.44).

Рис. 12.44. Последовательность этапов симбиогенетического

происхождения клеток эукариот, наложенная на

родословное древо клеточных (кариот)

Примечание: показана неоднократность этапов симбиогенеза клетки эукариот

С этого геологического времени начал действовать принцип Реди:

живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, несмотря на то, что имеется постоянное взаи-модействие. В дальнейшем данное обобщение было заново сформулировано В. И. Вернадским в 1924 г. Именно этот принцип служит подоснов Д вой сложения экосистем в рамках таких закономерностей, как разграничение между живым и неживым. Взаимосвязь между ними формирует дополнительность и соответствие внутри биотического сообщества и связь биотоп — биоценоз.

В реальной эволюции принцип Реди проявляется весьма многообразно—способы видообразования, сложения био-, экобио- и экосистем многочисленны, хотя и подчиняются общим законам биологической микро- и макроэволюции, а также экогенез. На разных этапах развития биосферы процессы в ней не были одинаковыми, несмотря на то что шли по аналогичным схемам. Наличие ярко выраженного круговорота веществ, согласно закону глобального замыкания биогеохимического круговорота,

является обязательным свойством биосферы любого этапа ее развития. Вероятно, это непреложный закон ее существования. Следует особо обратить внимание
т увеличение доли биологического,
а не геохимического,
компонента в замыкании биогеохимического круговорота веществ.
Ныне существующий тип биогеохимического обмена, состоящий из автотрофов-процудентов, гете-ротрофов-консументов и гетеротрофов-редуцентов со все большим ростом управляющего значения среднего звена, практически сложился в середине мелового периода. Если на первых этапах эволюции преобладал общебиосферный цикл — большой биосферный круг обмена (сначала только в пределах водной среды, а затем разделенный на два подцикла — суши и океана), то в дальнейшем он стал дробиться. Вместо относительно гомогенной биоты появились и все глубже дифференцировались экосистемы различного уровня иерархии и географической дислокации. Приобрели важное значение малые, биогеоценотические, обменные круги. Возник так называемый «обмен обменов» — стройная система биогеохимических круговоротов с высочайшим значением биотической составляющей.

Деятельность человека ведет к гомогенизации систем биосферы. Все больше «стираются» элементарные экосистемы, превращаясь в «монотонные» агросистемы, однообразные по биогеохимическим характеристикам культурные ландшафты. При этом снижается степень замкнутости биогеохимических циклов. Вероятно, в этом заключается секрет накопления в биосфере, и в первую очередь в атмосфере, малых газовых примесей, выброса тех веществ, которые, естественно, образуются в меньшем количестве и обычно ранее утилизировались биотой практически полностью. Чем больше организмы воздействовали на среду биосферы, тем интенсивнее шла эволюция. Этот принцип максимума эффекта внешней работы, закон саморазвития биосистем или закон исторического развития биологических систем,

был сформулирован в 1935 г. Э. Бауэром: развитие биологических систем является результатом увеличения их внешней работы — воздействия этих систем на окружающую среду.

Физико-математическое подтверждение вышеназванных обобщений дает теорема порога возрастания энтропии в биосфере, или теорема К. С. Тринчера,

выведенная в 1964 г., — продукция энтропии живым веществом биосферы возрастает до порога, определяемого уравнением:

где t — абсолютное время;

r — единица биологического (системно характерного)времени;

Ssp — специфическая энтропия одного вида живого,

е — основание натурального логарифма.

Важно здесь то, что минимум энтропии возникает при неравномерном распределении веществ в системе. Человеческая деятельность нарушает эту неравномерность, делает живое вещество гомогенным или даже, образно говоря, сдирает «живую кожу» с лика Земли, видоизменяет энтропийные и негэнтропийные процессы.

Антропогенное воздействие на окружающую среду оказалось деструктивным. Эволюция вынуждена идти экстенсивно, под воздействием внешних факторов, с темпом, диктуемым не ходом естественных явлений, а трансформацией природы человеком. Закон исторического развития биосистем работает не в полной мере или совсем не работает в силу того, что роль биотического воздействия на среду относительно снизилась. Преобладает преобразующая деятельность человека (рис. 12.45).

Рис. 12.45. Воздействие человека на природу на разных

стадиях развития производства:

I — период до времени использования огня; II — период со времени использования огня, появления и совершенствования примитивных орудий труда (100—10 тыс. лет до н. э.); III — период становления и развития земледелия и скотоводства (10 тыс. лет до н. э. — XIV в.); IV — период развития ремесел, появления и роста мануфактуры, расширения сельскохозяйственного производства (XV—XVIII вв.); V — период машинной индустрии, развития различных отраслей хозяйств (XIX в. — 1-я половина XX в.); VI — период научно-технической революции (2-я половина XX в.)

Здесь вслед за прямым уничтожением видов следует ожидать самодеструкции живого. Этот процесс фактически и идет в виде массового размножения отдельных организмов, разрушающих сложившиеся экосистемы. Насколько такое положение опасно для биосферы? Все зависит от темпов изменений. Следует учесть, что эволюция биосферы не была равномерной (рис. 12.46), и, несмотря на увеличение степени совершенства биогеохимического круговорота, этот процесс не шел гладко.

Рис. 12.46. Спираль времени

Закрученная в спираль лента графически изображает 4,5 млрд лет истории Земли. Отсчет времени начинается (нижний конец ленты) с формирования нашей планеты. Стрелками указаны ключевые моменты в эволюции жизни, обнаруживающие относительную молодость млекопитающих как целостной группы, не говоря уже о человеке, время существования которого — 1 млн лет или около того – указано на самом верху ленты. Одно деление нанесенной на ленте шкалы соответствует приблизительно 4,5 млн лет

Сегодня известны эволюционные катастрофы, происшедшие на нашей планете. Например, 650 млн лет назад эволюционно-экологический кризис привел к «внезапному» исчезновению многих видов одноклеточных водорослей. На рубеже 450 млн лет назад вымерло большинство панцирных обитателей океана, 230 млн лет назад исчезли многие виды гигантских амфибий, и, по эволюционным меркам, сравнительно быстро — 65 млн лет назад—вымерли гигантские рептилии и многие виды других групп организмов. Взгляды ученых на вымирание живых организмов неоднозначны. Так, вымирание гигантских рептилий связывают с похолоданием, прошедшим на Земле в результате падения огромного метеорита-астероида (предполагается, что он образовал крупнейший метеоритный кратер на территории современной Мексики). Похолодание привело к срыву инкубации яиц рептилий, а также могло дать преимущества для эволюции ночных групп животных и привести к исчезновению особо теплолюбивых дневных млекопитающих. Конечно, причины вымирания, его механизмы могли быть и другими. К едва заметным на взгляд человека, энергетическим перестройкам ведут даже незначительные изменения абиотической среды. Одно несомненно — вид никогда не исчезает один, всегда наблюдается изменение пищевых и информационных сетей. Происходит глобальная перестройка на всех уровнях экосистем. Одни виды исчезают, другие их замещают. Это явление находит отражение в правиле (принципе) катастрофического толчка:

глобальная природная или природно-антропогенная катастрофа (сближение Земли с другим крупным космическим телом, столкновение с астероидом, резкое изменение климата, обеднение биоты и т. д.) всегда приводит к существенным эволюционным перестройкам, которые относительно прогрессивны для природы (адаптируют ее системы к новым условиям среды), но не обязательно полезны для вида или иной систематической категории, в том числе для человека и его хозяйственной деятельности. В связи с тем что отмечаются ускорения и замедления эволюции, действует и
принцип прерывности и непрерывности развития биосферы:
процесс медленного эволюционного изменения организмов закономерно прерывается фазами бурного развития и вымирания практически без переходных (палеонтологических) форм. Здесь интересен не столько механизм эволюции, а сам факт различного ускорения эволюционных процессов и их направленности. В случае, если ведущую роль в отборе играли верхние уровни природных систем и они же фактически направляли эволюцию, то антропогенные изменения биосферы, которые идут с большей скоростью, могут для нового ускорения эволюционных перестроек дать толчок в любой момент, вследствие чего произойдет капитальная перестройка экологических условий на Земле. Человечество как биологическое и социально-экономическое образование к таким преобразованиям едва ли готово. Нужны хотя бы общие показатели-рамки для установления, что является опасным, а что еще не грозит опасностью в ходе эволюции среды и жизни. По мнению ряда ученых, такими критическими показателями могут быть точки Пастера и правила одного и десяти процентов. Как известно из раздела 2.3, основной точкой Л. Пастера является момент, когда уровень содержания кислорода в атмосфере Земли в процессе эволюции составил 1% современного. Аэробная жизнь стала возможной с этого времени, что соответствует геохронологически архею. Считается, что накопление кислорода шло взрывообразно, в течение около 20 тыс. лет (рис. 12.47).

Рис. 12.47. Происхождение кислорода в атмосфере (по Е. Одуму, 1971)

Вторая точка Пастера — достижение также в архее содержания кислорода в атмосфере Земли около 10% современного. Создались предпосылки формирования озоносферы (рис. 12.48). Появилась возможность жизни на мелководьях, а в дальнейшем и на суше.

Рис. 12.48. Механизмы образования озонового слоя (внизу)

и его роль в атмосфере (вверху), по Е. А. Криксунову и др., 1995

Точки Пастера, как и закон пирамиды энергий Р. Линдемана (раздел 12.7), дали основание для формулировки правил одного и десяти процентов,

Рис. 12.49. Биосфера и человек-модель развития системы

их взаимоотношений (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)

Примечание: толщина стрелок внутри кругов отражает силу воздействий; 1—3 — фазы преобразования природы человеком (промышленная, скотоводческо-земледельческая, индустриальная)

Принцип Ле Шателье-Брауна гласит, что при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Так, растительность не давала прироста биомассы в соответствии с увеличением концентрации СО2 и т. д. Прирост связанного растениями углерода наблюдался лишь в XIX в.

Достаточно признанным считается порог потребления 5—10% суммы вещества, который приводит с переходом через него к заметным изменениям в системах природы. Он в большей степени принят на эмпирическо-интуитивном уровне, без различия форм и характера управления в данных системах. Приближенно намечающиеся переходы для природных систем можно разделить на с организменным и консорционным типом управления и популяционных систем. Для первых порог выхода из стационарного состояния до 1 % от потока энергии или «нормы» потребления и порог саморазрушения составляет около 10% этой «нормы». Для популяционных систем превышение в среднем 10% объема изъятия приводит к выходу этих систем из стационарного состояния.

Обратим внимание на формулировку «выход из стационарного состояния». Для глобальной энергетической системы такой выход, вероятно, происходит в рамках 0,1—0,2% возмущения общепланетных процессов, т. е. значительно раньше, чем наступают сбои в действии принципа Ле Шателье-Брауна и заметные природные аномалии. В подтверждение вышесказанного можно указать на то, что опустынивание начало существенно расти еще в прошлом веке. Трудно доказать или опровергнуть антропогенность климатических процессов, происходящих в последние два столетия.

Эволюционные переходы в биосфере занимают относительно небольшое время. Правила усиления интеграции биологических систем И. И. Шмалъгаузе-на

гласят, что в процессе эволюции биологические системы становятся все более интегрированными, со все более развитыми регуляторными механизмами, обеспечивающими такую интеграцию. Н. Ф. Реймерс в работе «Системные основы природопользования» указывал на то, что разрушение более трех уровней иерархии экосистем абсолютно необратимо и катастрофично. Для поддержания надежности биосферы обязательна множественность конкурентно взаимодействующих экосистем. Таким путем шла эволюция биосферы. Антропогенные же воздействия нарушают этот ход.
Правило множественности экосистем
вытекает и из правила экологического дублирования, и вообще из теории надежности. Здесь интеграция оказывается «скользящей» по иерархической лестнице экосистем.

Развитие биосферы в

Ноосферу — сферу разума

С появлением человеческого общества, под влиянием которого в современных условиях происходит дальнейшая эволюция биосферы, приводит к изменению качественного состава самой биосферы, к ее переходу в ноосферу. Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества, в котором разумная деятельность людей становится главным, определяющим фактором развития. Название «ноосфера»

происходит от греч. «ноос» — разум и таким образом обозначает сферу разума. Понятие ноосферы ввел в 1927 г. французский ученый-математик Э. Леруа, подразумевая под ним современную геологическую стадию развития биосферы. Э. Леруа отмечал, что пришел к такому представлению вместе со своим другом — геологом и палеонтологом П. Тейером де Шарденом, который в дальнейшем разработал собственное представление о ноосфере. В книге «Феномен человека» автор определил ноосферу как «новый покров», «мыслящий пласт, который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается над миром растений и животных — вне биосферы и над ней».

Научное и практическое значение деятельности В. И. Вернадского как основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые во всеоружии знаний своего времени глубоко обосновал единство человека и биосферы.

Читайте также:  Животные леса занесенные в красную книгу россии с фото и описанием

Сама живая материя как носитель разума, отмечал В. И. Вернадский, составляет небольшую часть биосферы по массе. Возникновение человеческого общества явилось результатом длительного развития живого вещества в пределах биосферы. Появление человека на Земле предопределило неизбежность возникновения нового состояния биосферы — переход ее в ноосферу, оболочку разума, охваченную целенаправленной деятельностью самого человека. При этом периоду сознательной деятельности человека предшествовал длительный период его дикого, полудикого и в целом стихийного существования. В пределах биосферы возникла первоначально сфера первобытной деятельности человеческого общества, которую нередко называют
антропос-ферой.
Начало ей положило расселение человека по всей поверхности суши в результате использования огня. Человек, овладев огнем, стал относительно независимым от климата и заселил все континенты, кроме Антарктиды. По свидетельству уникальных палеонтологических находок, человек, зародившись в дебрях Центральной Африки, освоил Европу, Азию, Австралию, а при дальнейшем совершенствовании своего организма достиг просторов Северной и Южной Америки. В ходе развития производительных сил антропосфера, охватывающая стихийную деятельность человеческого общества, объективно должна перейти в ноосферу — сферу сознательной деятельности. В современную эпоху становление ноосферы теснейшим образом связано с овладением различными формами движения материи — первоначально механической, потом тепловой, химической, атомно-ядерной. На очереди овладение биологическими формами движения — создание живых форм с помощью методов и средств биотехнологии и генной инженерии. С этим связано и возникновение новых по качеству круговоротов веществ в биосфере.

В. И. Вернадский, оценивая роль человеческого разума и научной мысли, делает следующие выводы.

1. Ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живет.

2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли.

3. Это изменение биосферы происходит независимо от че-ловеской воли, стихийно, как природный естественный процесс.

4. А так как среда жизни есть организованная оболочка планеты — биосфера, то вхождение в нее в ходе ее геологически длительного существования нового фактора ее изменения — научной работы человечества — есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние — ноосферу.

5. В переживаемый нами исторический момент мы видим это более ясно, чем могли видеть раньше. Здесь вскрываются перед нами «законы природы». Новые науки — геохимия и биогеохимия —дают возможность впервые выразить некоторые важные черты процесса математически.

Выводы о том, что биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т. е. сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы «человек — природа», получили название закона ноосферы В. И. Вернадского.

В дальнейшем эволюции биосферы и переходу ее в ноосферу были посвящены научные работы многих зарубежных и отечественных исследователей. Так, М. М. Камшилов (1974), рассматривая эволюцию биосферы, отмечал (рис. 12.51):

Рис. 12.51. Стадии эволюции биосферы, представленные

в виде последовательно вовлекаемых в круговорот

циклов (по М. М. Камшилову, 1974)

1 — в большом абиотическом круговороте веществ (А) возникла биосфера (Б);

2 — по мере развития жизни она расширяется;

3 — в ней появляется человеческое общество (Ч);

4 — человеческое общество начинает поглощать вещество и энергию не только через биосферу, но и непосредственноизабиотической среды (Т);

5 — биосфера, превратившаяся в ноосферу (Н), стала развиваться под контролем разумной деятельности человека (ноогенез);

управление взаимными отношениями человеческого общества и природы осуществляется с помощью
ноогенетики,
жизнь, развиваясь по пути ноогенеза, все полнее осваивает вещество, энергию и потенциал информации неживой приро- | ды, распространяясь за пределы Земли (пунктирные линии).

В XX в.накопился огромный фактический материал по биосфере, по производственной деятельности человеческого общества. Рождающаяся ноосфера в своих главных проявлениях характеризуется следующими признаками (рис. 12.52).

Рис. 12.52. Геохимия ноосферы (по Д. И. Перельману, 1973)

Процессы, унаследованные от биосферы, но существенно измененные в ноосфере: 1 — биологический круговорот атомов; 2 — круговорот воды, водная и атмосферная миграция элементов; 3 — рассеяние элементов — отработка месторождений и т. д. Процессы, чуждые биосфере: 4 — получение металлов и других элементов, неустойчивых в термодинамическом поле биосферы; 5 — производство энергии на атомных электростанциях; б — синтез органических веществ, не существовавших в биосфере (полимеры и др.)

1. Возрастающим количеством механически извлекаемого материала литосферы — ростом разработки месторождений полезных ископаемых. В 90-х гг. оно превышало 100 млрд т в год, что в 4 раза больше массы материала, выносимого речным стоком в океан в процессе денудиции суши.

2. Массовым потреблением продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, главным образом в энергетических целях. Химическое равновесие в биосфере в связи с этим смещается в сторону, противоположную глобальному процессу фотосинтеза, что неизбежно приводит к росту содержания углекислого газа в биосфере и уменьшению содержания свободного кислорода.

3. Процессы в ноосфере приводят к рассеиванию энергии Земли, а не к ее накоплению, что являлось характерным для биосферы до появления человека. Возникает важная энергетическая проблема.

4. В ноосфере создаются в массовом количестве вещества, которые ранее в биосфере отсутствовали. Происходит металлизация биосферы.

5. Характерно для ноосферы появление новых трансурановых химических элементов в связи с развитием ядерной технологии и ядерной энергетики. Овладение ядерной энергией происходит за счет деления тяжелых ядер. Предвидится в недалеком будущем получение термоядерной энергии за счет синтеза легких ядер, что позволит полностью отказаться от горючих полезных ископаемых в качестве источника энергии.

6. Ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным прогрессом научно-технической революции. Возникла космонавтика, которая обеспечивает выход человека за пределы планеты Земля. Происходит освоение космического, околокосмического пространства с непредвиденными возможностями. Создается принципиальная возможность создания искусственных биосфер на других планетах.

7. С образованием ноосферы планета Земля переходит в новое качественное состояние. Если биосфера — это сфера Земли, то ноосфера — это сфера Солнечной системы. Ноосфера в будущем станет областью Солнечной системы в познавательных и производственных целях человеческого общества.

Kepler 452b

Расположенную примерно в 1400 световых лет от Земли в созвездии Лебедя, эту планету называют «старшей и большой кузиной» Земли или же «Землей 2.0». Размер планеты Kepler 452b на 60% больше Земли, и она находится дальше от своей звезды, но получает примерно такое же количество энергии, как мы получаем от Солнца. По мнению геологов, атмосфера планеты, вероятно, толще, чем у Земли, и там, вероятно, есть активные вулканы.

Сила тяжести на планете, вероятно, вдвое больше, чем на Земле. За 385 дней планета делает оборот вокруг своей звезды, которая является желтым карликом, как и наше Солнце. Одним из наиболее перспективных особенностей этой экзопланеты является ее возраст — она сформирована около 6 миллиардов лет назад, т.е. она примерно на 1,5 миллиарда лет старше Земли. Это означает, что прошел достаточно длительный период, в течение которого на планете могла зародиться жизнь. Она считается наиболее вероятной обитаемой планетой.

На самом деле, после ее открытия в июле 2020 года институт SETI (специальное учреждение по поиску внеземного разума) пытается наладить связь с жителями этой планеты, но пока не получил ни одного ответного сообщения. Ещё бы, ведь сообщения дойдут до нашего «близнеца» лишь через 1400 лет, и при хорошем случае, ещё через 1400 лет мы сможем получить ответ с этой планеты.

Значение растительного и животного мира в биосфере

Все темы данного раздела:

ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА УДК 574 (075.8) ББК 28.080я73 Б 92 Учебное пособие составлено в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего професси
Бусоргина Н.А., Ведерников К.Е Б 92 Экология. Курс лекций: учеб. пособие / Н.А. Бусоргина, К.Е. Ведерников. – Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2009. — 162 с. В учебном пособии изложены лек

Экология, как наука 1. Содержание, предмет и задачи экологии 2. Краткий очерк истории экологии 3. Структура современной экологии 4. Методы экологических исследований

Структура современной экологии В структуре экологии (рис. 1) выделяются следующие крупные подразделения: — общая экология (биоэкология) – теоретическая — изучает общие закономерности взаимоотношений живых организ

Методы экологических исследований Методы исследований – это пути и способы изучения экологических явлений. Основные методы экологических исследований: полевые, экспериментальные (лабораторные) исследования с использованием экосисте

Закон эволюционной необратимости (Закон существования вида) Любая экосистема находится в развитии. Живые организмы рождаются и умирают, продолжительность их существования на Земле ограничена. Чем более высокоорганизован вид, тем меньшую продолжительность су

Закон внутреннего динамического равновесия Открытие этого закона принадлежит В.И. Вернадскому. Изучая изменения в природе, он установил, что любая биологическая система, эволюционно развиваясь, изменяется и это изменение тесно связано с изм

Закон снижения энергетической эффективности природопользования С ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. Например, расход топлива в России на единицу се

Понятие о среде обитания и экологических факторах Природа нашей планеты прекрасна и очень разнообразна. Многочисленные озера, моря, реки, горы, равнины, болота, пустыни, леса, степи… И всюду протекает жизнь. Все огромное разнообразие природных усл

Основные закономерности действия экологических факторов Число всевозможных экологических факторов потенциально является неограниченным. Несмотря на многообразное влияние экологических факторов на организмы можно выявить общий характер (закономерности) и

Основные представления об адаптациях организмов Своеобразие условий каждой среды жизни обусловили своеобразие живых организмов. У всех организмов в процессе эволюции выработались специфические, морфологические, физиологические, поведенческие и д

Температура Температура – важнейший из ограничивающих факторов, так как тепловой режим определяет все физиологические процессы живых организмов. Пределы, в которых можно существовать жизнь очень узки – около 3

Совместное действие температуры и влажности Температура и влажность, действуя в непрерывном единстве определяют «качество» климата. Разнообразие климата создает большое разнообразие экологических условий и, как следствие, флора и фаун

Циркуляция воздушных масс Причинами возникновения движения воздушных масс (ветра) являются в первую очередь неодинаковый нагрев земной поверхности, что вызывает перепады давления, а так же вращение Земли. Ветры, вз

Эдафические факторы Эдафические (почвенные) факторы определяются минеральной составляющей (50-60%), органическим веществом (до 10%), почвенным воздухом (15-20%), влагой (до 25-35%), почвенными организмами. По

Экологические индикаторы Организмы, по которым можно определить тип физической среды, где они росли и развивались, являются индикаторами среды. Например, галофиты. Адаптируясь к засолению, они приобретают определенные морф

Типы взаимодействия между организмами (общая характеристика биотических факторов) Биотические факторы – это совокупностьвлияний жизнедеятельности одних организмов на другие и на окружающую среду.Среди них выделяют: — зоогенные факторы (влияние животных орг

Демэкология (экология популяций) 1. Понятие о популяции 2. Статистические показатели популяции 3. Динамические показатели популяции 4. Продолжительность жизни и выживаемость. Экологическа

Понятие о популяции Термин «популяция» происходит от латинского слова populus – народ. Термин «популяция» был введен датским ученым–генетиком В. Йогансеном в 1903 г. Популяция – это группа особей одног

Статистические показатели популяции Статистические показатели популяции характеризуют состояние попу­ляции на данный момент времени. К ним относятся численность, плотность и показатели половой, возрастной, генетической, пространствен

Динамические показатели популяции Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени. Основные из них: рождаемость, смертность, скорость роста популяции. Рожд

Продолжительность жизни и выживаемость. Экологическая стратегия выживаемости Продолжительность жизни – это длительность существования особи. Различают физиологическую, максимальную, среднюю продолжительность жизни. Физиологическая – это продолжительно

Регуляция численности (плотности) популяции Каждому виду присуща определенная оптимальная плотность популяции, отклонения от которой в обе стороны отрицательно сказывается на темпах воспроизводства и жизнедеятельности особей. Поддер

Синэкология (экология сообществ) 1. Понятие «сообщество» 2. Структурная организация сообществ 3. Экологические системы 3.1 Структурная организация экосистемы 3.2 Энергия экосисте

Структурная организация сообществ Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза (сообщества). Видовая структура — разнообразие представленных в нем видов и соотношение их числ

Экологические системы Экосистема является частью земной или водной поверхности, однородной по топографическим, микроклиматическим, почвенным, гидрологическим и биологическим условиям. Она является относительно устойчиво

Структурная организация экосистемы Структурную организацию экосистемы можно рассмотреть с трофической и биологической точек рения. С точки зрения трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса — автотрофный и

Энергия экосистемы Все взаимодействия компонентов экосистемы основаны на обмене веществом и энергией между ними. Основным источником энергии в экосистемах Земли служит Солнце. На Земле энергия солнечного излучения вк

Экологические пирамиды В экосистеме при передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики), и только около 10% от перв

Продуктивность экосистем Биологическая продуктивность – общее количество органического вещества, производимое за единицу времени на единицу площади. Общая масса особей одного вида, группы видов или сообщест

Сукцессия и климакс экосистемы Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными. Циклические изменения – периодические изменения в биоценозе (суточные, сезонные, многолетние)

Различия водных и наземных биоценозов Структура и функции сообществ рассматривались главным образом на примерах наземных биоценозов. Однако между наземными и водными биоценозами, несмотря на сходное проявление основных закономерностей,

Антропогенные экосистемы К антропогенным экосистемам относят: урбосистемы и агроэкосистемы. Урбосистемы (урбанистические системы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате ра

Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы) Распространение сельскохозяйственных культур оказало огромное влияние на наземные экосистемы. Вместо естественных биогеоценозов, экосистем, ландшафтов появились агросфера, аграрные ландшафты, агроэ

Понятие о лесной экосистеме Лесом не могут быть одно или даже значительная группа деревьев. Для леса характерно наличие множества деревьев, расположенных на каких-либо участках земной поверхности и представляющих ландшафты ил

Ярусность лесной экосистемы В лесной экосистеме ярко проявляется вертикальная структура, характеризующая плотность заселения всего пространства сообществами организмов. Чем благоприятнее условия местообитания, тем больше ярус

Устойчивость и поглотительная способность лесных экосистем Лесная экосистема достигает относительной устойчивости (климакса), когда ее биологическое сообщество приходит в равновесие с окружающей средой в течение длительного промежутка времени. Лес

Средозащитная (экологическая) и социальная роль лесов Лесной покров оказывает воздействие на все компоненты биосферы, являясь важной составной частью окружающей природной средой. Как экологическая система, лес выполняет различные функции. Влияние лесо

Биосфера, ее строение и границы Организмы, населяющие нашу планету, обитают в оболочке Земли, называемой биосфера (от греч. bios-жизнь и sphaira-шар) Первые представления о биосфере как области жизни и наружной об

Типы вещества биосферы. Функции живого вещества По представлениям В.И. Вернадского биосфера включает 7 разных, но геологических взаимосвязанных типов веществ. 1. Живое вещество – живые организмы, населяющие нашу планету.

Свойства живого вещества Живое вещество обладает уникальными особенностями, обуславливающими его крайне высокую преобразующую деятельность. 1. Стремление заполнить собой все окружающее пространство — «давле

Биохимические циклы Для биосферы характерно не только присутствие живого вещества. По Дж. Хатчинсону (1972) она обладает также следующими тремя особенностями: — во-первых, в ней содержится почти вся жидкая во

Эволюция биосферы Эволюция — это необратимый постепенный закономерный процесс исторического развития природы (филогенез). В основе эволюции биосферы лежит зарождение и развитие жизни на нашей планете. Учены

Целостность биосферы как глобальной экосистемы Закон целостности биосферы можно сформулировать так: биогенный ток атомов между компонентами биосферы связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечет за

Взаимоотношения природы и общества 1. Воздействие человека на природу 2. Экологический кризис, экологическая катастрофа, стихийные бедствия 3. Важнейшие экологические проблемы в современном мире:

Воздействие человека на природу Взаимоотношения общества и природы – это воздействие человеческого общества (антропогенных факторов) на природу и природы (природных факторов) на здоровье и хозяйственную деятельность человека.

Бедствия Несбалансированные взаимоотношения общества и природы часто приводит к экологическому кризису или даже экологической катастрофе. Стадию взаимодействия общества и природы, при которой до пр

Загрязнение окружающей среды Загрязнением называют поступление в окружающую среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах,

Парниковый эффект Парниковый эффект (тепличный оранжерейный) эффект – разогрев нижних слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы пропускать коротковолновую солнечную радиацию, но задерживать длинноволн

Разрушение озонового слоя Слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона на высоте 20-25 (22-24) км называется озоносферой. «Озоновая дыра» – значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 5

Образование смога Смог – ядовитая смесь дыма, тумана, пыли. Различают три типа смога: лондонский, лос-анджелесский и ледяной. Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных ц

Кислотные дожди Кислотный дождь – дождь или снег, подкисленный до рН

Источник

Интересные факты из жизни