Гидросфера как элемент биосферы

РКГП "ЗАПАДНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ МАРАТА ОСПАНОВА"

 

 

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

 

 

 

Специальность:  Общая медицина_____________________________________________

Дисциплина: ____________________________________________________________

Кафедра:  ____________________________________________________________

Тема:   ____________________________________________________________

Форма:  ____________________________________________________________

Курс:    1 курс______________________________________________________

Группа:  ________________________________________________________

 

 

 

 

 

Выполнил:  ______________________

Проверил(а): _______________________

 

 

 

 

Актобе 2012г.

 

 

 

 

План:

 

1. Введение
2. Биосфера и ее функции
3. Гидросфера – как элемент биосферы
4. Природные ресурсы и их использование
5. Заключение
6. Список использованной литературы

 

 

 

 

Введение 

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

Первоначально под всеми этими  терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих  на нашей планете, хотя иногда и указывалась  их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при  этом скорее обращалось внимание на зависимость  живой природы от сил и веществ  неорганической природы. Даже автор  самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли".

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

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая  находится в непрерывном обмене с этими организмами.

 

Биосфера и ее функции

Около 60 лет назад выдающийся русский  ученый академик В. И. Вернадский разработал учение обиосфере –оболочке Земли, населенной живыми организмами. В. И. Вернадский распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду обитания. Он выявил геологическую роль живых организмов и показал, что их деятельность представляет собой важнейший фактор преобразования минеральных оболочек планеты. Он писал: “На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом”. Более правильно, поэтому определять биосферу как оболочку Земли, которая населена и преобразуется живыми существами. 
 
  В составе биосферы различают:  живое вещество, образованное совокупностью организмов;

биогенное вещество, которое создается  в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др. );

косное вещество, образующееся без  участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты);

биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

Эволюция биосферы обусловлена  тесно взаимосвязанными между собой  тремя группами факторов: развитием  нашей планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической  эволюции живых организмов и развитием  человеческого общества.

Границы биосферы определяются факторами  земной среды, которые делают невозможным  существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты  и отграничена слоем озона, который  задерживает губительную для  жизни коротковолновую часть  ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы  могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В  гидросфере земной коры организмы проникают  на всю глубину Мирового океана–до 10-11км. В литосфере жизнь встречается  на глубине 3, 5-7, 5 км, что обусловлено  температурой земных недр и уровнем  проникновения воды в жидком состоянии.

Атмосфера. Газовая оболочка состоит  в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в  ней содержится диоксид углерода (0, 003 %) и озон. Состояние атмосферы  оказывает большое влияние на физические, химические и биологические  процессы на поверхности Земли и  в водной среде. Для биологических  процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания  и минерализации мертвого органического  вещества, диоксид углерода, участвующий  в фотосинтезе, и озон экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород– в результате фотосинтеза. Гидросфера. Вода –важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в Мировом океане, который занимает около 70 % поверхности Земного шара и содержит 1 300 млн. км. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере.

Гидросфера формировалась в  связи с развитием литосферы, которая в течение геологической  истории Земли выделяла большое  количество водяного пара. Литосфера. Основная масса организмов, обитающих  в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества– продукты жизнедеятельности организмов.

Живые организмы (живое вещество). Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются  относительно редко. Жизнь сосредоточена  главным образом на поверхности  земли, в почве и приповерхностном слое океана. В распределении живых  организмов по видовому составу наблюдается  важная закономерность. Из общего числа  видов 21 % приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99 %. Среди животных 96 % видов беспозвоночные и только 4% позвоночные, из которых  только десятая часть– млекопитающие. Таким образом, в количественном отношении преобладают формы, состоящие на относительно низком уровне эволюционного развития.

Масса живого вещества составляет всего 0, 01-0, 02% от косного вещества биосферы, одна она играет ведущую роль в  геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Огромные количества живой материи  воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно благодаря жизнедеятельности  растений и животных воспроизводится  около 10 % биомассы.

Главная функция биосферы заключается  в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в  циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

 

Гидросфера – как  элемент биосферы

Гидросфера - водная оболочка Земли. Она включает в себя все химически несвязанные воды, находящиеся в жидком, твердом (снег, лед) и газообразном состоянии. 96,5 % вод приходится на Мировой океан, чуть больше 1,7 - на ледники и постоянные снега, 1,7 % - на подземные воды и менее 0,01 % - на поверхностные воды. Несмотря на многообразие форм, гидросфера едина, что определяется единством происхождения всех природных вод из мантии Земли, их непрерывностью и взаимосвязью в процессе круговорота воды в природе.

Круговорот воды в природе - непрерывное  перемещение воды под действием  солнечной энергии (испарение, перенос  воды в атмосфере) и силы тяжести (просачивание, сток). Составляющие этого  круговорота - испарение с поверхности  Мирового океана и суши и перенос  водяного пара под действием солнечной  энергии; конденсация водяного пара, выпадение осадков, их просачивание и сток (поверхностный и подземный) в океан под действием силы тяжести.

Вода на Земле играет ту же роль, что и кровь в организме  человека. Плановый рисунок речной сети очень напоминает структуру  кровеносной системы человека. Вода все время переходит из Водного компонента в другой, перенося, как и кровь в организме, различные химические вещества с суши на море, с моря на сушу, из почвы в растения, из растений в воздух и так до бесконечности. Без воды не может существовать все живое на Земле. Вода - колыбель жизни. Но вода - это и основной "скульптор" рельефа земной поверхности. А что, как не вода, очищает землю от наших же "продуктов жизнедеятельности". Ее санитарная, очистительная роль особенно возрастает в последнее время в районах активной хозяйственной деятельности людей.

Вода - одно из самых распространенных веществ на нашей планете, все  климатические процессы на Земле так или иначе связаны с водой. Происхождение гидросферы однозначно не установлено. Есть несколько гиптоез, но наиболее известными являются две из них. Первая предполагает, что вода на Земле выделилась из её недр в процессе остывания планеты на ранних стадиях её формирования - несколько миллиардов лет назад. Подтверждением её служит то, что вода действительно содержится в мантии и продолжает выделяться на повехность при извержении вулканов в виде пара. Другая гипотеза наоборот утверждает, что вода была принесена на Землю из космоса, падающими на её поверхность кометами, которые действительно состоят изо льда. Земля - по всей видимости, единственная планета Солнечной системы, где вода содержится во всех трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. На всех остальных планетах либо слишком холодно, либо слишком жарко для этого. Хотя, есть предположения, что жидкая вода может образовываться изо льда в приэкваториальных областях Марса, где температура поднимается до плюсовых отметок, а также водный океан может находиться под ледяным панцирем Европы - одного из спутников Юпитера, однако однозначных подтверждений этому пока обнаружено не было. Хотя, это не значит, что жидкая оболочка планеты есть только на Земле. Так, например, на спутнике Сатурна Титане роль воды выполняет жидкий метан (CH₄). На планете образуются метановые озёра, и идет дождь из жидкого метана. На Земле метан - это привычный нам газ, на котором работает газовая плита на кухне - на нашей планете слишком высокая температура, чтобы метан замерзал и превращался в жидкость. Но при удалении от Солнца на всё более далёких планетах температура становится всё холоднее.

Возвращаясь на Землю, отметим, что  гидросфера нашей планеты делится  на две большие части: Мировой океан и внутренние воды. Мировой океан занимает 71% поверхности Земли, а потому оказывает огромное влияние на все процессы, происходящие на ней. 96% воды гидросферы сосредоточены именно в морях и океанах. Еще порядка 2% сосредоточены в ледниках. Ледники Земли часто объединяют в еще одну оболочку планеты - криосферу. Небольшая часть воды всегда содержится в атмосфере в виде пара. Атмосфера и гидросфера очень тесно связаны между собой. На Земле постоянно происходит круговорот воды, благодаря которому вся гидросфера, включая даже самые удаленные от океана внутренние озера, представляет единое целое

Вода  выполняет четыре очень важных экологических  функции: 
а) есть важнейшим минеральным сырьем, главным природным ресурсом потребления (человечество использует ее в тысячу раз большее, чем угля или нефти); 
б) есть основным механизмом осуществления взаимосвязей всех процессов в екосистемах (обмен веществ, тепла, рост биомассы); 
в) есть главным агентом-переносчиком глобальных биоэнергетических экологических циклов; 
г) есть основной составной частью всех живых организмов.

Для огромного  количества живых организмов, в особенности  на ранних этапах развития биосферы, вода была средой зарождения и развития.

Огромную  роль сыграют воды в формировании поверхности Земли, ее ландшафтов, в  развития экзогенных процессов (склоновых, карстовых), переносе химических веществ  у глубь Земли и на ее поверхности, транспортировании загрянителей окружающей среды

Водяной пар в атмосфере выполняет  функцию мощного фильтра солнечной  радиации, а на Земле — нейтрализатора экстремальных температур, регулятора климата.

Основную  массу воды на планете составляют соленые воды Мирового океана. Средняя  соленость этих вод—35 % (то есть в  І л океанической воды помещается 35 г солей). Самая соленая вода в Мертвом море-260 % в (в Черном- 18 %. Балтийском — 7%).

Химический  состав океанических вод, как считают  специалисты, очень похожий на состав человеческой крови — в них  помещаются почти все известные  нам химические элементы, но, конечно, в разных пропорциях. Частица кислорода, водорода, хлора и натрия составляет 95,5 %.

Химический  состав подземных вод очень разнообразный. В зависимости от состава вміщуючих пород и глубины залегания они изменяются от гидрокарбонатно-кальциевых к сульфатных, сульфатно-натриевых и хлоридно-натриевым, за минерализацией от пресных к рассолу с концентрацией 600 %, часто с наличием газовой компоненты. Минеральные и термальные подземные воды имеют большое бальнеологическое значение, есть одним из рекреационных элементов природной среды.

Из  газов, раскрытых в водах Мирового океана, наиболее важными для биоты есть кислород и углекислый газ. Общая масса углекислого газа в океанических водах превышает его массу в атмосфере приблизительно в 60 раз.

Следует отметить, что углекислый газ океанических вод потребляется растениями во время  фотосинтеза. Часть его, которая  вошла в кругооборот органического  вещества, расходуется на построение известняковых скелетов кораллов, ракушек. После отмирания организмов углекислый газ возвращается у воды океана за счет растворения остатков скелетов, панцирей, ракушек. Частично он остается в карбонатных осадках на дне  океанов.