Биосфера как специфическая оболочка Земли. Учение В.И.Вернадского о биосфере

Федеральное Государственное  Бюджетное Образовательное   Учреждение Высшего  Профессионального  Образования

  «Волгоградская государственная  академия физической  культуры» 
 
 
 

    Реферат

                         По биологии

             На тему: Биосфера  как   специфическая     оболочка  Земли.

  Учение В.И.Вернадского  о биосфере. 

 Выполнил:Студент 101 группы

                                                                                                                                                                      Сколков Александр 

                                                                   2011 год. 
 
 
 
 
 
 

                                                         Содержание 

Введение....................................................................................................... 2

Краткая история образования  Земли и её строение............................. 3

Учение  В.И.Вернадского о  биосфере……………….................................... 5

Функциональные  связи в биосфере…....................................................... 11

Биосфера  как арена жизни……………………………………….…..............15

Заключение................................................................................................. 18

Литература......................................................................................... 19 
 
 
 

                                                                         ВВЕДЕНИЕ

Человек связан с природой неразрывными узами. Начиная с первобытного периода своего существования, он пытался  ее познать  в целях использования. Природа давала ему  пищу – растительную и животную; одежду, жилище; орудия и  оружие – каменные, металлические; энергию  огня, воды, ветра.

     Постепенно  из наблюдений и опыта  использования различных  природных объектов возникли науки. Наука  о природе –  естествоведение  – дифференцировалась на отдельные отрасли  знания: биологию, геологию, физику, химию. Каждая из них углублялась  в изучение деталей  и выделяла новые  науки, например ботаника: анатомию, морфологию, физиологию, систематику, филогению растений, микробиологию. То же происходило с  зоологией  и многими  другими науками.

     С развитием отдельных  наук о природе  все настоятельнее  проявляется потребность  в выявлении всеобъемлющей  картины жизни  на планете  Земля  и общих процессов, происходящих на ней.

     Ламарк, не употребляя термина  «биосфера», впервые  обозначает влияние  живых организмов на процессы, происходящие на Земле.

     Биосфера  тесно связана  с деятельностью  человека, и сохранность  равновесия ее состава  зависит от него.

     В настоящее время  в связи с весьма ощутимыми последствиями  научно-технического прогресса, ставящим под угрозу дальнейшее существования человека, во всех странах мира испытывается настоятельная  потребность в  охране биосферы. А  чтобы устранить  опасности, нависшие над Землей, необходимо знать историю  биосферы, знать, как  она существовала до возникновения  человека. Знание процессов, происходящих в биосфере, и соответственно разумная организация  всей деятельности и  жизни человечества может помочь восстановить былую красоту  природы. 

     Под биосферой принято понимать сложную  внешнюю оболочку Земли, населенную организмами. Биосфера качественно  отличается от всех других сфер Земли, так как в ее пределах проявляется  геологическая деятельность живых  существ: растений, животных, микроорганизмов, а на последнем этапе истории  Земли – и человека. При этом характерно, что определенные группы живых существ могут оказывать  различное, вплоть до диаметрально противоположного, влияния на окружающую среду. Например, зеленые растения обогащают ее кислородом, животные – углекислым газом, растения извлекают громадные массы углерода из атмосферы, а микроорганизмы, разлагая органическое вещество, возвращают большую  часть углерода  обратно, и т.д.

     Современная биосфера включает в себя полностью  гидросферу, верхнюю часть литосферы  и нижнюю часть атмосферы.

                Краткая история образования Земли и ее строение

        Земля занимает пятое место по размеру и массе среди больших планет, но из планет так называемой земной группы, в которую входят Меркурий, Венера, Земля и Марс, она является самой крупной. Важнейшим отличием Земли от других планет Солнечной системы является существование на ней жизни, достигшей с появлением человека своей высшей, разумной формы. Условия для развития жизни на ближайших к Земле телах Солнечной системы неблагоприятны; обитаемые тела за пределами последней пока также не обнаружены. Однако жизнь — естественный этап развития материи, поэтому Землю нельзя считать единственным обитаемым космическим телом Вселенной, а земные формы жизни — её единственно возможными формами.

     Согласно  современным космогоническим представлениям, Земля образовалась приблизительно 4,5 млрд. лет назад путём гравитационной конденсации из рассеянного в  околосолнечном пространстве газопылевого вещества, содержащего все известные  в природе химические элементы. Формирование Земли сопровождалось дифференциацией  вещества, которой способствовал  постепенный разогрев земных недр, в основном за счёт теплоты, выделявшейся при распаде радиоактивных элементов (урана, тория, калия и др.). Результатом  этой дифференциации явилось разделение Земли на концентрически расположенные  слои — геосферы, различающиеся  химическим составом, агрегатным состоянием и физическими свойствами. В центре образовалось ядро Земли, окруженное мантией. Из наиболее лёгких и легкоплавких компонентов вещества, выделившихся из мантии в процессах выплавления, возникла расположенная над мантией земная кора. Совокупность этих внутренних геосфер, ограниченных твёрдой земной поверхностью, иногда называют «твёрдой» Землей (хотя это не совсем точно, поскольку установлено, что внешняя часть ядра обладает свойствами вязкой жидкости). «Твёрдая» Земля заключает почти всю массу планеты 

     За  её пределами находятся внешние  геосферы — водная (гидросфера) и воздушная (атмосфера), которые сформировались из паров и газов, выделившихся из недр Земли при дегазации мантии. Дифференциация вещества мантий Земли и пополнение продуктами дифференциации земной коры, водной и воздушной оболочек происходили на протяжении всей геологической истории и продолжаются до сих пор.

     Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (361,1 млн. км², или 70,8%), суша составляет 149,1 млн. км² (29,2%) и образует шесть крупных массивов — материков: Евразию, Африку, Северную Америку, Южную Америку, Антарктиду и Австралию, а также многочисленные острова. С делением суши на материки не совпадает деление на части света: Евразию делят на две части света — Европу и Азию, а оба американских материка считают за одну часть света — Америку, иногда за особую «океаническую» часть света принимают острова Тихого океана — Океанию, площадь которой обычно учитывается вместе с Австралией. Мировой океан расчленяется материками на Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый; некоторые исследователи выделяют приантарктические части Атлантического, Тихого и Индийского океанов в особый, Южный, океан.

     Земля обладает гравитационным, магнитным  и электрическим полями. Гравитационное притяжение Земли удерживает на околоземной орбите Луну и искусственные спутники. Действием гравитационного поля обусловлены сферическая форма Земли, многие черты рельефа земной поверхности, течение рек, движение ледников и другие процессы. Магнитное поле создаётся в результате сложного движения вещества в ядре Земли. В межпланетном пространстве оно занимает область, объём которой намного превосходит объём Земли, а форма напоминает комету с хвостом, направленным от Солнца. Эту область называют магнитосферой.

     Поверхность Земли, гидросферу, а также прилегающие  слои атмосферы и земной коры объединяют под названием географической, или  ландшафтной, оболочки. Географическая оболочка явилась ареной возникновения жизни, развитию которой способствовало наличие на Земле определённых физических и химических условий, необходимых для синтеза сложных органических молекул. Прямое или косвенное участие живых организмов во многих геохимических процессах со временем приобрело, глобальные масштабы и качественно изменило географическую оболочку, преобразовав химический состав атмосферы, гидросферы и отчасти земной коры. Глобальный эффект в ход природных процессов вносит и деятельность человека. Ввиду громадного значения живого вещества как геологического агента вся сфера распространения жизни и биогенных продуктов была названа биосферой. 

Учение  В. И. Вернадского  о биосфере

По  современным представлениям, биосфера — это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая  находится в {непрерывном обмене с этими организмами. 
Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского (1863—1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в XX в. Исключительная значимость его учения В. И. Вернадского о биосфере во весь рост проявилась лишь во второй Головине прошлого века. Этому способствовало развитие экологии, и прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием. 
Учение В. И. Вернадского о биосфере — это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты ¦как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, ¦яастоящем и будущем. 
По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает живое вещество (т. е. все живые организмы), биогенное уголь, известняки, нефть и др.), косное (в его образовании Живое не участвует, например магматические горные породы), биокосное (создается с помощью живых организмов), а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяние атомы. Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой. 
Сущность учения В. И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат его деятельности за геологический период времени огромен. По словам В. И. Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют лучистую энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира. 
Вторым главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, — писал В. И. Вернадский, — имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена и к нему» (В. И. Вернадский, 1934). 
В. И. Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т. е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др. 
Важнейшей частью учения о биосфере В. И. Вернадского являются представления о ее возникновении к развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции (табл. 8.1) в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов/Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов — цианобактерий и си-незеленых водорослей (прокариотов), а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции. 
Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего — животные. Главными датами их развития являются выход на сушу и заселение материков (к началу третичного периода) и, наконец, появление человека. 
В сжатом виде идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом: 
1. Вначале сформировалась литосфера — предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше — биосфера. 
2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох. 
3. Живые организмы — главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В. И. Вернадский, 1934). 
4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени. 
5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества. 
Венцом творчества В. И. Вернадского стало учение о ноосфере, т. е. сфере разума. 
В целом, учение о биосфере В. И. Вернадского заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы. Практическое значение учения о биосфере огромно. В наши дни оно служит естественнонаучной основой рационального природопользования и охраны окружающей среды. 

Создателем  современного учения о биосфере был  превосходный российский учёный 
В.И. Вернадский. Он показал, что за всё геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный сгусток частей в биогенном обмене веществ на поверхности нашей планеты. 
Биосферой частенько называют ту часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Но Вернадский подчёркивал, что биосфера включает в себя свою "живую плёнку" Земли (сумму населяющих Землю в каждый данный момент живых организмов, "живое вещество" планеты) и область "былых сфер", очерченную распределением на Земле биогенных осадочных пород. В.И. 
Вернадский писал, что "жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них всё время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс продолжается без перерыва десятки миллионов лет, от старых археологических эр, до нашего времени... 
На земной поверхности нет химической силы, более постоянно работающей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом" 
Биосфера - это специфическим образом организованное единство всего живого и минеральных частей. Взаимодействие меж ними проявляется в биогенной передвижения атомов, осуществляющейся за счёт энергии солнечного излучения. 
Происходящий в биосфере круговорот веществ, энергии и особей осуществляется при участии всех населяющих ее организмов. Все живые существа являются частью одного целого, огромной совокупности живых существ, живого покрова 
Земли. 
Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой, либо геологический, более ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, либо биологический, который развивается на базе огромного и заключается в круговой циркуляции веществ меж почвой, растениями, микроорганизмами и животными. Оба круговорота взаимосвязанные и представляют собой как бы единый процесс. Втягивая в свои бессчетные орбиты косную среду, биологический круговорот веществ обеспечивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние на вид биосферы. 
В.И. Вернадский говорил об организации жизни в планетном масштабе. 
Биологический круговорот, основанный на содействии синтеза и деструкции органического вещества, - более значимая форма данной организации. 
Биологический круговорот имеет ряд циклов. Более существенными из них являются циклы, связанные с углеродом, кислородом, азотом, фосфором, серой и другими химическими элементами. Они непрерывно циркулируют в живом веществе и окружающей среде. При этом часть из них исключается из биологического круговорота и с помощью геохимических действий закрепляется в осадочных отложениях либо переносится в океан. В связи с конфигурацией углеродного цикла в земной коре стали преобладать окислительные процессы, что обусловило в ней скоплений угля, нефти, битумных веществ, торфа, нефтеносных сланцев, сапропеля. 
Круговорот кислорода на Земле идёт в направлении, обратном круговороту углерода. Как и последний, он состоит из двух в значимой мере самостоятельных круговоротов в атмосфере и гидросфере, меж которыми тоже происходит обмен. Океаны служат главными регуляторами баланса как кислорода, так и двуокиси углерода атмосферы. 
С развитием индустриального производства возникли новейшие потребители свободного кислорода. В настоящее время при сжигании топлива на металлургическую и химическую индустрия, коррозию металлов и окисление отходов раз в год расходуется 10-16% биогенного образования, что в дальнейшем может нарушить его обычный круговорот. 
Несмотря на большой запас азота в атмосфере, круговорот его происходит основным образом меж организмами и почвой. Доминирующую роль в нём играются микроорганизмы, под деятельностью которых белковые вещества трупов животных равномерно преобразуются в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Они служат главным источником азота для растений. 
Круговорот фосфора относительно прост и очень неполный. Этот элемент является одной из главных частей живого вещества, в котором он содержится в достаточно большом количестве. Главные запасы фосфора содержат разные горные породы, которые равномерно отдают фосфаты в экосистемы. Фосфаты потребляются растениями и употребляются ими для синтеза органических веществ. При разложении трупов животных бактериями фосфаты возвращается в почву и опять употребляются растениями. Не считая того, часть фосфатов выносится водотоками в море, и это обеспечивает существование фитопланктона и всех зависящих от него пищевых цепей. Часть фосфора из морской воды может возвратиться на сушу (в виде гуано и т. Д.) 
Поскольку на Земле запасы фосфора, который нужен для функционирования экосистем, незначительны, то любые действия человека на его биологический круговорот имеют отрицательное действия. 
Фосфор является главным фактором, лимитирующим рост автотрофных организмов как в аква среде, так и в неземных биотопах. 
Этот же элемент контролирует основную часть первичной продукции биосферы. 
Фосфор - основной регулятор всех остальных биогеохимических круговоротов. 
Количество нитратов в воде зависит либо кислороде в атмосфере зависит от состояния круговорота фосфора. 
Под влиянием хозяйственной деятельности человека круговорот фосфора в природе существенно меняется; происходит его перераспределение по местности Земли. В одних местах наблюдается фосфоризация суши т. Е. Увеличение содержания фосфора в разных объектах природной среды, в остальных - его утрата (дефосфоризация). 
Отсутствие систематического удобрения земли фосфорными удобрениями ведёт к их обеднению фосфором. Фосфор - более слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает человека. 
В биосфере главные запасы серы содержатся основным образом в виде пиритов и сульфатов (к примеру гипс). 
Несмотря на наличие ряда газообразных соединений серы, преобладающая часть круговорота этого элемента имеет осадочную природу и происходит в почве и воде. 
Основной источник серы, доступный живым существам, - это всевозможные сульфаты. Их отменная растворимость в воде упрощает доступ неорганической серы в экосистемы. 
Поглощая сульфаты, растения восстанавливают серосодержащие аминокислоты. 
разные органические отбросы экосистемы распадаются гетеротрофными бактериями, которые в конечном итоге вырабатывают сероводород. Последняя фаза круговорота серы полностью осадочная. Сера выпадает в осадок в анаэробных условиях в присутствии железа. Разные этапы этого процесса, в особенности обратимые, в дальнейшем разрешают употреблять запасы осадочных пород. 
Процесс заканчивается медленным и постепенным скоплением серы в глубоколежащих осадочных породах. 
более принципиальным и самым общим результатом биогенного преобразованием скальных пород в почву явилось появление гумусового слоя, покрывшего поверхность суши. Независимо от собственной мощности этот гумусовый слой является более активной частью почвенного покрова. 
Биосфера Земли возникла в самые поздние геологические эры, сразу с возникновением органической жизни. Как общепланетарная оболочка биосферы эволюционировала совместно с конфигурацией форм, структуры и организации жизни. 
Вслед за появлением происходило увеличение числа их видов. В дальнейшим имело место усложнение их организации и увеличение их размеров, сразу - приспособление организмов к окружающей среде. Образовались сложные трофические (пищевые) и хорологические (пространственные) взаимосвязи меж растительными и животными организмами и средой их обитания. Современная структура биосферы характеризуется серьезной организованностью, биологическим равновесием численности и взаимной адаптированностью составляющих ее организмов. 
более принципиальной функцией биосферы является регулярное создание живого вещества. Этот процесс становится всё более и более принципиальным в жизни планеты и использовании ее ресурсов.