انواع جوامع موجودات زنده (اکوسیستم، بیوژئوسنوز، بیوسفر). تعیین هدف سیستم های اصلی بیولوژیکی: ارگانیسم، جمعیت، جامعه و زیست کره نقش عامل انسانی در توسعه زیست کره

لایه بالایی لیتوسفر و در پوشش خاک. به عبارت دیگر، بیوسفر یک سیستم واحد پویا در سطح زمین است که توسط حیات ایجاد و تنظیم می شود. بیوسفر زیستگاه موجودات زنده است.

بیوسفر، به عنوان یک پوسته خاص زمین، قسمت پایین پوسته هوا (اتمسفر) را متحد می کند - به اصطلاح تروپوسفر، که در آن حیات فعال می تواند تا ارتفاع 10-15 کیلومتر وجود داشته باشد. کل پوسته آب (هیدروسفر)، که در آن حیات تا بزرگترین اعماق بیش از 11 کیلومتر نفوذ می کند. قسمت بالایی پوسته جامد (لیتوسفر) پوسته هوازدگی است که معمولاً ضخامتی بین 30 تا 60 متر و گاهی 100 تا 200 متر یا بیشتر دارد. (پوسته هوازدگی مجموعه ای از رسوبات زمین شناسی است که از محصولات تجزیه و شسته شدن سنگ های ترکیبات مختلف تشکیل شده است که در محل مبدا خود باقی می ماند یا در فاصله کوتاهی حرکت می کند، اما ارتباط خود را با سنگ "مادر" از دست نمی دهد.) در خارج از پوسته هوازدگی، حیات فقط در برخی موارد قابل تشخیص است. بنابراین، میکروارگانیسم ها در آب های حاوی نفت در عمق بیش از 4500 متر یافت شدند. اگر در بیوسفر و که در آن وجود مقدمات استراحت موجودات امکان پذیر است را وارد کنیم، به صورت عمودی به 25 تا 40 کیلومتر می رسد. تله های ویژه نصب شده روی موشک ها وجود میکروارگانیسم ها را در ارتفاعات تا 85 کیلومتری شناسایی کردند.

فرآیندهای زندگی نه تنها بر مناطقی که حیات فعال در آن رخ می دهد، بلکه بر لایه های بالایی لیتوسفر - استراتوسفر، که ترکیب کانی شناسی و عنصری آن توسط گذشته زمین شناسی شکل گرفته است، تأثیر می گذارد. ضخامت استراتوسفر، به گفته وی. آی. ورنادسکی، 5 تا 6 کیلومتر است. استراتوسفر عمدتاً توسط ارگانیسم ها، آب و که سنگ های رسوبی را پس از بالا آمدن از سطح آب پردازش و حرکت می دهند، ایجاد می شود.

مناطقی در بیوسفر وجود دارد که زندگی فعال در آنها غیرممکن است. بنابراین، در لایه های بالایی تروپوسفر، و همچنین در سردترین و گرم ترین مناطق کره زمین، موجودات فقط می توانند در حالت استراحت وجود داشته باشند. به مجموع این نواحی از بیوسفر، پارابیوسفر می گویند. با این حال، حتی در مناطقی از بیوسفر که موجودات زنده می توانند در حالت فعال وجود داشته باشند، حیات به طور نابرابر توزیع شده است.
"لایه ای پیوسته از ماده زنده" همانطور که وی. آی. ورنادسکی آن را نامیده است، ستون آب را اشغال می کند و در نوار باریکی بین تروپوسفر شامل خاک و زیر خاک با ریشه های گیاهی، قارچ ها، میکروارگانیسم ها و حیوانات خاکی واقع در آنها و قسمت زمینی تروپوسفر که قسمت های بالای زمینی گیاهان در آن قرار دارند و قسمت عمده ای از گرده ها، هاگ ها و دانه های آنها منتقل می شود. این "لایه پیوسته ماده زنده" فیتوسفر (یا فیتوژئوسفر) نامیده می شود، زیرا گیاهان واحدهای اصلی ذخیره انرژی در آن هستند. ضخامت فیتوسفر فقط در اقیانوس‌ها زیاد است، جایی که کمی بالاتر از 11 کیلومتر است، و در خشکی بر حسب متر یا ده‌ها متر اندازه‌گیری می‌شود و فقط در مناطق کوچک خاص به 100 تا 150 متر افزایش می‌یابد. در لیتوسفر و هیدروسفر و همچنین در مرز تروپوسفر، موجودات زنده کل چرخه رشد را انجام می دهند، در حالی که در خود تروپوسفر موجودات زنده فقط می توانند به طور موقت بمانند، زیرا نمی توانند در اینجا تولید مثل کنند.

ویژگی های اصلی زیست کره به عنوان پوسته زمین چیست؟

اولین علامت: ترکیب شیمیایی ایجاد شده در اثر فعالیت حیاتی موجودات زنده.

علامت دوم: وجود آب مایع در مقادیر قابل توجه.

علامت سوم: جریان قدرتمند انرژی از خورشید.

علامت چهارم: وجود رابط بین مواد در حالت مایع، جامد و گاز. وجود اکسیژن آزاد نیز برای بیوسفر مدرن بسیار مهم است.

V.I. Vernadsky حیات را، کل فعالیت همه موجودات روی زمین، قوی ترین عامل ژئوشیمیایی می داند که سطح زمین را تغییر می دهد، یک عامل انرژی در مقیاس و اهمیت سیاره ای، که در مورد آن نوشت: "پدیده های زندگی هر چه که باشد. انرژی آزاد شده توسط ارگانیسم ها در بخش اصلی آن و شاید به طور کامل انرژی تابشی خورشید است. از طریق موجودات، تظاهرات شیمیایی پوسته زمین را تنظیم می کند. V.I. Vernadsky زیست کره را به عنوان تمام لایه هایی از پوسته زمین که در طول تاریخ زمین شناسی تحت تأثیر فعالیت موجودات زنده بود، درک کرد. و تصادفی نیست که V.I. Vernadsky کار خود را "مقالاتی در مورد ژئوشیمی" (1934) با فصل "علم قرن بیستم" باز می کند: فقط در قرن بیستم. ایده هایی در مورد ژئوسفرهای زمین، ساختار اتم های عناصر شیمیایی، عناصر حلقوی یا آلی و مکانیسم های دگرگونی های ژئوشیمیایی شکل گرفت. این به دانشمند اجازه داد تا ادعا کند: "گرداب اتم هایی که وارد یک موجود زنده می شوند و از آن خارج می شوند توسط سازمان خاصی از محیط زندگی ایجاد می شود ، مکانیسم تعیین شده زمین شناسی سیاره - زیست کره."

در مورد فصل

1. معرفی

2. بخش تحلیلی

2.1. ساختار بیوسفر ...................................................... .......................................... 4

2.2. تکامل بیوسفر ...................................................... .......................... 6

2.3. منابع طبیعی و استفاده از آنها ...................................... ..................... 8

2.4. پایداری بیوسفر ...................................................... .......................... 10

2.5. بهره وری زیستی اکوسیستم ها ..................................................... .................... 12

2.6. زیست کره و انسان. نوسپهر................................................ ....... ........... 15

2.7. نقش عامل انسانی در توسعه زیست کره ................................... 16

2.8. مشکلات اکولوژیکی بیوسفر ...................................... .........................

2.9. حفاظت از طبیعت و چشم انداز مدیریت منطقی محیط زیست.......................................... .......................................................... ................................................... 17

3. نتیجه گیری

معرفی

در ترجمه تحت اللفظی، اصطلاح «زیست کره» به معنای حوزه حیات است و به این معنا برای اولین بار در سال 1875 توسط زمین شناس و دیرینه شناس اتریشی ادوارد سوس (1831-1914) وارد علم شد. با این حال، مدت ها قبل از این، تحت نام های دیگر، به ویژه "فضای زندگی"، "تصویر طبیعت"، "پوسته زنده زمین" و غیره، محتوای آن توسط بسیاری از طبیعت گرایان دیگر مورد توجه قرار گرفت.

در ابتدا ، همه این اصطلاحات فقط به معنای کلیت موجودات زنده ساکن در سیاره ما بودند ، اگرچه گاهی اوقات ارتباط آنها با فرآیندهای جغرافیایی ، زمین شناسی و کیهانی نشان داده می شد ، اما در عین حال توجه بیشتر به وابستگی طبیعت زنده به نیروها جلب شد. و مواد معدنی. حتی خود نویسنده اصطلاح "زیست کره"، E. Suess، در کتاب خود "چهره زمین"، که تقریباً سی سال پس از معرفی این اصطلاح (1909) منتشر شد، متوجه تأثیر معکوس بیوسفر نشد و آن را به عنوان "مجموعه ای از موجودات محدود در فضا و زمان و زندگی بر روی سطح زمین" تعریف کرد.

اولین زیست شناس که به وضوح به نقش عظیم موجودات زنده در تشکیل پوسته زمین اشاره کرد، جی بی لامارک (1744 - 1829) بود. وی تاکید کرد: تمام موادی که در سطح کره زمین قرار دارند و پوسته آن را تشکیل می دهند، بر اثر فعالیت موجودات زنده به وجود آمده اند.

بیوسفر (به معنای امروزی) نوعی پوسته زمین است که شامل کل موجودات زنده و آن بخشی از ماده سیاره است که در تبادل مداوم با این موجودات است.

بیوسفر قسمت پایینی جو، هیدروسفر و قسمت بالایی لیتوسفر را می پوشاند.

همه موجودات زنده ساکن سیاره ما به تنهایی وجود ندارند، آنها به محیط وابسته هستند و تأثیر آن را تجربه می کنند. این مجموعه دقیقاً هماهنگ شده از بسیاری از عوامل محیطی است و سازگاری موجودات زنده با آنها امکان وجود انواع گونه های موجودات و متنوع ترین شکل گیری زندگی آنها را تعیین می کند.

طبیعت زنده یک سیستم پیچیده سازمان یافته و سلسله مراتبی است. چندین سطح از سازماندهی ماده زنده وجود دارد.

1. مولکولی. هر سیستم زنده ای خود را در سطح برهمکنش ماکرومولکول های بیولوژیکی نشان می دهد: اسیدهای نوکلئیک، پلی ساکاریدها و سایر مواد آلی مهم.

2. سلولی.سلول واحد ساختاری و عملکردی تولید مثل و رشد همه موجودات زنده ساکن روی زمین است. هیچ گونه غیر سلولی حیات وجود ندارد و وجود ویروس ها تنها این قاعده را تایید می کند، زیرا آنها می توانند خواص سیستم های زنده را فقط در سلول ها نشان دهند.

3. ارگانیک.ارگانیسم یک سیستم زنده تک سلولی یا چند سلولی است که قادر به وجود مستقل است. یک ارگانیسم چند سلولی توسط مجموعه ای از بافت ها و اندام های تخصصی برای انجام وظایف مختلف تشکیل می شود.

4. جمعیت-گونه.گونه به مجموعه‌ای از افراد گفته می‌شود که از نظر ساختاری و عملکردی مشابه هستند، کاریوتیپ یکسان و منشأ واحد دارند و زیستگاه خاصی را اشغال می‌کنند، آزادانه با یکدیگر آمیخته می‌شوند و فرزندان بارور تولید می‌کنند که با رفتار مشابه و روابط مشخص با یکدیگر مشخص می‌شود. سایر گونه ها و عوامل طبیعت بی جان.

مجموعه ای از ارگانیسم های یک گونه، که توسط یک زیستگاه مشترک متحد شده اند، جمعیتی را به عنوان سیستمی از نظم فوق ارگانیسمی ایجاد می کنند. در این سیستم، ساده ترین و ابتدایی ترین دگرگونی های تکاملی انجام می شود.

5. بیوژئوسنوتیک. Biogeocenosis یک جامعه است، مجموعه ای از موجودات از گونه های مختلف و پیچیدگی های مختلف سازمان با تمام عوامل زیستگاه خاص آنها - اجزای جو، هیدروسفر و لیتوسفر.

6-زیست کرهبیوسفر بالاترین سطح سازماندهی حیات در سیاره ماست. این شامل ماده زنده است - کل همه موجودات زنده، مواد غیر زنده یا بی اثر و مواد بی اثر (خاک).

بخش تحلیلی.

1. ساختار بیوسفر.

زیست کره شامل: ماده زنده، توسط مجموعه ای از موجودات تشکیل شده است. ماده مغذیکه در فرآیند فعالیت حیاتی موجودات (گازهای جوی، زغال سنگ، نفت، ذغال سنگ نارس، سنگ آهک و غیره) ایجاد می شود. ماده بی اثر، که بدون مشارکت موجودات زنده تشکیل می شود. ماده بیوانرتکه نتیجه مشترک فعالیت حیاتی موجودات و فرآیندهای غیر زیستی (مثلاً خاک) است.

ماده بی اثر زیست کره

مرزهای بیوسفر توسط عوامل محیطی تعیین می شود که وجود موجودات زنده را غیرممکن می کند. مرز بالایی از ارتفاع تقریباً 20 کیلومتری از سطح سیاره عبور می کند و توسط لایه ای از ازن محدود می شود که مانع از تابش اشعه ماوراء بنفش با طول موج کوتاه مخرب خورشید می شود. بنابراین، موجودات زنده می توانند در تروپوسفر و استراتوسفر پایینی وجود داشته باشند. در هیدروسفر پوسته زمین، موجودات زنده به تمام عمق اقیانوس جهانی نفوذ می کنند - تا 10-11 کیلومتر. در لیتوسفر، حیات در عمق 3.5-7.5 کیلومتری یافت می شود که با دمای داخلی زمین و شرایط نفوذ آب مایع تعیین می شود.

جو.

عناصر غالب ترکیب شیمیایی جو: N 2 (78٪)، O 2 (21٪)، CO 2 (0.03٪). وضعیت جو تأثیر زیادی بر فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در سطح زمین و در محیط آبی دارد. برای فرآیندهای بیولوژیکی، مهمترین آنها عبارتند از: اکسیژن، که برای تنفس و کانی سازی مواد آلی مرده استفاده می شود، دی اکسید کربن که در فتوسنتز نقش دارد، و ازن که سطح زمین را در برابر اشعه ماوراء بنفش سخت محافظت می کند. نیتروژن، دی اکسید کربن و بخار آب عمدتاً به دلیل فعالیت آتشفشانی و اکسیژن در نتیجه فتوسنتز تشکیل شدند.

هیدروکره.

عناصر غالب ترکیب شیمیایی هیدروسفر: Na +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, S, C. آب مهمترین جزء بیوسفر و یکی از عوامل ضروری برای وجود موجودات زنده است. . بخش اصلی آن (95٪) در اقیانوس جهانی قرار دارد که حدود 70٪ از سطح کره زمین را به خود اختصاص داده و 1300 میلیون کیلومتر مربع را شامل می شود. آب‌های سطحی (دریاچه‌ها، رودخانه‌ها) فقط 0.182 میلیون کیلومتر مربع و میزان آب موجودات زنده فقط 0.001 میلیون کیلومتر مربع است. یخچال های طبیعی دارای ذخایر آب قابل توجهی (24 میلیون کیلومتر 3) هستند. گازهای محلول در آب از اهمیت بالایی برخوردار هستند: اکسیژن و دی اکسید کربن. مقدار آنها بسته به دما و حضور موجودات زنده بسیار متفاوت است. دی اکسید کربن در آب 60 برابر بیشتر از اتمسفر است. هیدروسفر در ارتباط با توسعه لیتوسفر شکل گرفت که در طول تاریخ زمین شناسی زمین مقادیر زیادی بخار آب آزاد کرد.

لیتوسفر.

عناصر غالب ترکیب شیمیایی هیدروسفر: O، Si، Al، Fe، Ca، Mg، Na، K. بخش عمده ای از موجودات زنده در لیتوسفر در لایه خاک قرار دارند که عمق آن از چندین تجاوز نمی کند. متر خاک شامل مواد معدنی تشکیل شده در هنگام تخریب سنگ ها و مواد آلی - مواد زائد موجودات است.

موجودات زنده (مواد زنده).

اگرچه مرزهای بیوسفر کاملاً باریک است، موجودات زنده درون آنها بسیار نابرابر توزیع شده اند. در ارتفاعات بالا و در اعماق هیدروسفر و لیتوسفر، موجودات نسبتاً کمیاب هستند. زندگی عمدتاً در سطح زمین، در خاک و در لایه نزدیک به سطح اقیانوس متمرکز است. مجموع جرم موجودات زنده 2.43x10 12 تن تخمین زده می شود.زیست توده موجودات زنده در خشکی 99.2٪ توسط گیاهان سبز و 0.8٪ توسط حیوانات و میکروارگانیسم ها نشان داده شده است. در مقابل، در اقیانوس، گیاهان 6.3٪ و حیوانات و میکروارگانیسم ها 93.7٪ از کل زیست توده را تشکیل می دهند. زندگی عمدتاً بر روی زمین متمرکز است. کل زیست توده اقیانوس تنها 0.03x10 12 تن است، یا 0.13٪ از زیست توده تمام موجودات روی زمین.

یک الگوی مهم در توزیع موجودات زنده بر اساس ترکیب گونه مشاهده می شود. از تعداد کل گونه ها، 21٪ گیاه هستند، اما سهم آنها در زیست توده کل 99٪ است. در میان جانوران، 96 درصد گونه ها را بی مهرگان و تنها 4 درصد را مهره داران تشکیل می دهند که یک دهم آن ها پستانداران هستند. جرم ماده زنده تنها 0.01-0.02 درصد از ماده بی‌سفر بیوسفر است، اما نقش اصلی را در فرآیندهای ژئوشیمیایی دارد. موجودات زنده مواد و انرژی لازم برای متابولیسم را از محیط دریافت می کنند. مقدار محدودی از ماده زنده بازآفرینی، تبدیل و تجزیه می شود. هر ساله به لطف فعالیت حیاتی گیاهان و جانوران، حدود 10 درصد از زیست توده تکثیر می شود.

2. تکامل بیوسفر.

تمام اجزای بیوسفر از نزدیک با یکدیگر تعامل دارند، یک سیستم یکپارچه و پیچیده را تشکیل می دهند که مطابق قوانین داخلی خود و تحت تأثیر نیروهای خارجی، از جمله نیروهای کیهانی (تابش خورشیدی، نیروهای گرانشی، میدان های مغناطیسی خورشید) توسعه می یابد. ماه و سایر اجرام آسمانی)

بر اساس ایده های مدرن، توسعه یک ژئوسفر بی جان، به عنوان مثال. پوسته تشکیل شده توسط ماده زمین در مراحل اولیه وجود سیاره ما، میلیاردها سال پیش، رخ داده است. تغییرات در ظاهر زمین با فرآیندهای زمین شناسی رخ داده در پوسته زمین، در سطح و در لایه های عمیق سیاره همراه بود و در فوران های آتشفشانی، زمین لرزه ها، حرکات پوسته و ساختمان کوه ها آشکار شد. چنین فرآیندهایی هنوز در سیارات بی جان منظومه شمسی و ماهواره های آنها - مریخ، زهره و ماه در حال انجام است.

با ظهور حیات (اشکال پایدار خود در حال توسعه)، ابتدا به آرامی و ضعیف، سپس به طور فزاینده ای سریع تر و به طور قابل توجهی، تأثیر ماده زنده بر فرآیندهای زمین شناسی زمین شروع به آشکار شدن کرد.

فعالیت ماده زنده، که به تمام گوشه های سیاره نفوذ کرده است، منجر به ظهور یک شکل گیری جدید - بیوسفر - یک سیستم متحد نزدیک به هم پیوسته از اجسام زمین شناسی و بیولوژیکی و فرآیندهای تبدیل انرژی و ماده شده است. گستره دگرگونی های انجام شده توسط ماده زنده به ابعاد سیاره ای رسیده است و ظاهر و تکامل زمین را به طور قابل توجهی تغییر داده است.

بنابراین، به عنوان مثال، در نتیجه فرآیند فتوسنتز - فعالیت گیاهان سبز، ترکیب گاز مدرن جو تشکیل شد، اکسیژن در آن ظاهر شد. به نوبه خود، فعالیت فتوسنتز به طور قابل توجهی تحت تأثیر غلظت دی اکسید کربن در جو، وجود رطوبت و گرما قرار می گیرد.

خاک کاملاً نتیجه فعالیت ماده زنده در یک محیط بی اثر (غیر زنده) است. نقش تعیین کننده در این فرآیند به اقلیم، توپوگرافی، فعالیت میکروارگانیسم ها و گیاهان و سنگ های مادر تعلق دارد. بیوسفر که 1-2 میلیارد سال پیش پدید آمده و شکل گرفته است (اولین بقایای کشف شده از موجودات زنده به این زمان باز می گردد)، در تعادل و توسعه پویا ثابت است.

در بیوسفر، مانند هر اکوسیستمی، یک چرخه آب، حرکت سیاره ای توده های هوا، و همچنین یک چرخه بیولوژیکی وجود دارد که با ظرفیت مشخص می شود - تعداد عناصر شیمیایی که به طور همزمان بخشی از ماده زنده در یک اکوسیستم معین هستند، و سرعت - مقدار ماده زنده تشکیل شده و تجزیه شده در واحد زمان. در نتیجه، چرخه زمین شناسی بزرگی از مواد روی زمین حفظ می شود، جایی که هر عنصر با نرخ مهاجرت خاص خود در چرخه های بزرگ و کوچک مشخص می شود. سرعت تمام چرخه های عناصر منفرد در بیوسفر ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند.

چرخه‌های انرژی و ماده که طی میلیون‌ها سال در بیوسفر ایجاد شده‌اند، در مقیاس جهانی خودپایدار هستند، اگرچه تغییرات محلی در ساختار و ویژگی‌های اکوسیستم‌های فردی (بیوژئوسنوز) که زیست‌کره را تشکیل می‌دهند، می‌تواند قابل توجه باشد.

حتی در مراحل اولیه تکامل، مواد زنده در سراسر فضاهای بی‌جان سیاره پخش می‌شوند، همه مکان‌های بالقوه قابل دسترس برای حیات را اشغال می‌کنند، آنها را تغییر می‌دهند و به زیستگاه تبدیل می‌کنند. و در دوران باستان، اشکال مختلف زندگی و گونه های گیاهان، حیوانات، میکروارگانیسم ها و قارچ ها کل سیاره را اشغال کرده بودند. مواد آلی زنده را می توان در اعماق اقیانوس ها و بالای بلندترین کوه ها و در برف های ابدی منطقه قطبی و در آب های گرم چشمه ها در مناطق آتشفشانی یافت.

وی آی. ورنادسکی این توانایی برای توزیع ماده زنده را «همه‌جای حیات» نامید.

تکامل بیوسفر مسیری را دنبال کرد که ساختار جوامع بیولوژیکی را پیچیده کرد، تعداد گونه ها را چند برابر کرد و سازگاری آنها را بهبود بخشید. روند تکاملی با افزایش کارایی تبدیل انرژی و ماده توسط سیستم های بیولوژیکی همراه بود: موجودات، جمعیت ها، جوامع.

اوج تکامل حیات بر روی زمین، انسان بود که به عنوان یک گونه زیستی، بر اساس تغییرات متعدد، نه تنها آگاهی (شکل کامل نمایش دنیای اطراف) را به دست آورد، بلکه توانایی ساخت و استفاده از ابزار در خود را نیز به دست آورد. زندگی

از طریق ابزار کار، بشریت شروع به ایجاد یک محیط تقریباً مصنوعی برای زیستگاه خود کرد (محل سکونت، خانه، لباس، غذا، اتومبیل و بسیاری موارد دیگر). از آن زمان، تکامل بیوسفر وارد مرحله جدیدی شده است، جایی که عامل انسانی به یک نیروی محرکه طبیعی قدرتمند تبدیل شده است.

منابع طبیعی و استفاده از آنها

منابع بیولوژیکی، از جمله مواد غذایی، سیاره امکان زندگی انسان را بر روی زمین تعیین می کند، و منابع معدنی و انرژی به عنوان پایه ای برای تولید مادی جامعه بشری عمل می کند. از جمله منابع طبیعی کره زمین وجود دارد تمام شدنیو تمام نشدنیمنابع

منابع تمام نشدنی

منابع پایان ناپذیر به فضا، آب و هوا و آب تقسیم می شوند. این انرژی تابش خورشید، امواج دریا و باد است. با در نظر گرفتن توده عظیم هوا و آب در این سیاره، هوا و آب اتمسفر پایان ناپذیر در نظر گرفته می شوند. انتخاب نسبی است. به عنوان مثال، آب شیرین در حال حاضر می تواند یک منبع محدود در نظر گرفته شود، زیرا کمبود آب حاد در بسیاری از مناطق جهان به وجود آمده است. می توان از ناهمواری توزیع آن و عدم امکان استفاده از آن به دلیل آلودگی صحبت کرد. اکسیژن اتمسفر نیز به طور معمول یک منبع پایان ناپذیر در نظر گرفته می شود.

دانشمندان مدرن محیط زیست بر این باورند که با سطح فعلی فناوری برای استفاده از هوا و آب جوی، این منابع را تنها در هنگام توسعه و اجرای برنامه های در مقیاس بزرگ با هدف بازیابی کیفیت آنها می توان پایان ناپذیر دانست.

منابع تمام شدنی

منابع پایان پذیر به دو دسته تجدیدپذیر و غیر قابل تجدید تقسیم می شوند.

منابع تجدیدپذیر شامل گیاهان و جانوران و حاصلخیزی خاک است. در میان منابع طبیعی تجدیدپذیر، جنگل ها نقش عمده ای در زندگی انسان دارند. جنگل به عنوان یک عامل جغرافیایی و محیطی اهمیت چندانی ندارد. جنگل ها از فرسایش خاک جلوگیری می کنند و آب های سطحی را حفظ می کنند. به عنوان انباشته کننده رطوبت عمل می کنند و به حفظ سطح آب زیرزمینی کمک می کنند. جنگل ها خانه حیواناتی هستند که برای انسان ها ارزش مادی و زیبایی شناختی دارند: ونگل ها، حیوانات خزدار و شکار. در کشور ما جنگل ها حدود 30 درصد از کل خشکی آن را به خود اختصاص داده اند و یکی از منابع طبیعی به شمار می روند.

منابع تجدید ناپذیر شامل مواد معدنی است. استفاده از آنها توسط انسان در دوران نوسنگی آغاز شد. اولین فلزاتی که مورد استفاده قرار گرفتند طلا و مس بومی بودند. آنها قادر به استخراج سنگ معدنی حاوی مس، قلع، نقره و سرب در 4000 سال قبل از میلاد بودند. در حال حاضر انسان بخش غالب منابع معدنی شناخته شده را وارد حوزه فعالیت صنعتی خود کرده است. اگر در طلوع تمدن شخصی فقط از 20 عنصر شیمیایی برای نیازهای خود استفاده می کرد، در آغاز قرن بیستم - حدود 60، اما اکنون بیش از 100 - تقریباً کل جدول تناوبی. سالانه حدود 100 میلیارد تن سنگ معدن، سوخت و کود معدنی (از ژئوسفر استخراج می شود) که منجر به تخلیه این منابع می شود. روز به روز سنگ های مختلف، زغال سنگ، نفت و گاز از روده های زمین استخراج می شود. در شرایط مدرن، بخش قابل توجهی از سطح زمین شخم زده می شود یا نشان دهنده مراتع به طور کامل یا جزئی کشت شده برای حیوانات اهلی است. توسعه صنعت و کشاورزی مستلزم مناطق وسیعی برای ساخت شهرها، بنگاه های صنعتی، توسعه منابع معدنی و ایجاد ارتباطات بود. بنابراین، تا به امروز، حدود 20 درصد از زمین توسط انسان تغییر شکل داده است.

مناطق قابل توجهی از سطح زمین به دلیل انباشته شدن ضایعات صنعتی بر روی آن و عدم امکان استفاده از مناطقی که استخراج معادن و منابع معدنی انجام می شود، از فعالیت اقتصادی انسان مستثنی شده است.

انسان همیشه از محیط زیست عمدتا به عنوان منبع منابع استفاده کرده است، با این حال، برای مدت طولانی، فعالیت های او تاثیر قابل توجهی بر زیست کره نداشته است. تنها در پایان قرن گذشته، تغییرات در بیوسفر تحت تأثیر فعالیت های اقتصادی توجه دانشمندان را به خود جلب کرد. این تغییرات رو به افزایش بوده و در حال حاضر تمدن بشری را تحت تاثیر قرار داده است. بشریت با تلاش برای بهبود شرایط زندگی خود، به طور مداوم سرعت تولید مواد را افزایش می دهد، بدون اینکه به عواقب آن فکر کند. با این رویکرد، بیشتر منابع گرفته شده از طبیعت به صورت زباله، اغلب سمی یا نامناسب برای دفع به آن بازگردانده می شود. این تهدیدی هم برای موجودیت زیست کره و هم برای خود انسان است.

4. پایداری بیوسفر.

ثبات زیست کره، یعنی توانایی آن برای بازگشت به حالت اولیه پس از هر گونه تأثیرات مزاحم چیست؟ این خیلی بزرگه. زیست کره برای حدود 3.8 میلیارد سال وجود داشته است (خورشید و سیارات حدود 4.6 میلیارد سال است) و در طول این مدت تکامل آن قطع نشده است: این از این واقعیت ناشی می شود که همه موجودات زنده، از ویروس ها گرفته تا انسان ها، ژنتیکی یکسانی دارند. کد نوشته شده در یک مولکول DNA، و پروتئین های آنها از 20 اسید آمینه ساخته شده است، که در همه موجودات یکسان است. و مهم نیست که تأثیرات مزاحم چقدر زیاد بود و برخی از آنها را می توان به عنوان فجایع جهانی طبقه بندی کرد که منجر به انقراض بسیاری از گونه ها شد، همیشه ذخایر داخلی در زیست کره برای بازسازی و توسعه وجود داشت.

تنها در 570 میلیون سال گذشته، شش فاجعه بزرگ رخ داده است. در نتیجه یکی از آنها، تعداد خانواده های حیوانات دریایی بیش از 40٪ کاهش یافت. بزرگترین فاجعه در مرز دوره های پرمین و تریاس (240 میلیون سال پیش) منجر به انقراض حدود 70 درصد از گونه ها شد و فاجعه در مرز دوره کرتاسه و ترشیاری (67 میلیون سال پیش) منجر به انقراض تقریباً نیمی از گونه ها (سپس دایناسورها نیز منقرض شدند).

دلایل چنین فجایع می تواند متفاوت باشد: خنک شدن آب و هوا، فوران های آتشفشانی بزرگ با ریزش گسترده گدازه، عقب نشینی اقیانوس ها، برخورد شهاب سنگ های بزرگ - زیستگاه هنوز توسعه یافته است، با محیط سازگار می شود و در عین حال تأثیر دگرگون کننده قدرتمندی بر روی زمین می گذارد. دومی. به هر حال، تشکیل اکسیژن اتمسفر و افزایش غلظت آن نیز برای برخی از گونه ها فاجعه بار بود - آنها منقرض شدند، در حالی که در همان زمان توسعه سایرین تسریع شد. محتوای دی اکسید کربن در جو به همین ترتیب کاهش یافته است. کربن شروع به انباشته شدن در بیوتا و ریزه ها (مواد آلی مرده: بستر برگ، درختان خشک شده، ذغال سنگ نارس، زغال سنگ، نفت) کرد و به زغال سنگ، نفت و گاز تبدیل شد. در اقیانوس ها، ذخایر ضخیم دریایی از کربنات ها (سنگ آهک، گچ، مرمر) و سیلیکات ها از پوسته و اسکلت موجودات دریایی تشکیل شد. سنگ‌های آهن نواری که ذخایر اصلی صنعتی آهن از جمله ذخایر ناهنجاری مغناطیسی کورسک را تشکیل می‌دهند، حدود 2 میلیارد سال پیش تحت تأثیر اکسیژن آزاد شده توسط باکتری‌های فتوسنتزی تشکیل شدند (تنها پس از آن که اکسیژن شروع به تجمع در جو کرد. ). تعدادی از موجودات که عناصر خاصی را انباشته می کنند در ایجاد ذخایر سایر مواد معدنی شرکت داشتند.

Biota مسیر تکاملی عظیمی را از ساده‌ترین موجودات به حیوانات و گیاهان طی کرده و به تنوع گونه‌ای رسیده است که محققان تخمین می‌زنند 2 تا 10 میلیون گونه جانوری، گیاهی و میکروارگانیسمی که هر کدام جایگاه اکولوژیکی خود را اشغال کرده‌اند.

وضعیت بیوتا عمدتاً توسط ویژگی های فیزیکوشیمیایی محیط تعیین می شود. مجموعه ای از ویژگی های متوسط ​​درازمدت جو، هیدروسفر و آب و هوای زمین را می نامیم. ویژگی اصلی آب و هوایی - درجه حرارت در سطح زمین - در طول تکامل موجودات زنده (با مقدار فعلی میانگین دمای جهانی 288 0 کلوین (مقیاس کلوین از صفر مطلق، 288 0 = 15 0 درجه می‌شمارد) تغییر نسبتاً کمی داشته است. با در نظر گرفتن عصر یخبندان، از 10-20 0 تجاوز نمی کند).

اگرچه فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در محیط تأثیر خاصی بر وضعیت اکوسیستم ها و کل بیوسفر دارند، تأثیر معکوس بیوتا بر محیط نیز قوی است. علاوه بر این، بر بازخوردهای مثبت و منفی تأثیر می گذارد، بنابراین توسعه آن گاهی تسریع و گاهی کند می شود.

اما این چرخه بسته نیست، ثابت نیست، همانطور که توسط داده های زمین شناسی و مدل های نظری حاوی CO 2 در جو (و محتوای O 2 مرتبط) در طول 570 میلیون سال گذشته به طور مکرر در نوسان بوده است و مقدار CO 2 هر بار در نوسان است. یک بار کاهش یا افزایش یافته است. در برخی موارد این به توسعه بیوتا کمک کرد، در حالی که در برخی دیگر تداخل داشت.

چرخه ژئوشیمیایی کند نیز بسته نیست: CO 2 از طریق آتشفشان ها وارد جو می شود و صرف هوازدگی سنگ ها و تشکیل موجودات زنده می شود. مقداری از کربن اتمسفر برای مدت طولانی ته نشین شده و مدفون می شود و ذخایری از سوخت های فسیلی ایجاد می کند و اکسیژن آزاد شده وارد جو می شود. در نتیجه، بیش از 4 میلیارد سال، غلظت CO 2 در اتمسفر 100 - 1000 برابر کاهش یافت (به دلیل ضعیف شدن آتشفشان، در نتیجه مصرف عناصر رادیواکتیو در روده های زمین)، که منفی شد. تغذیه گیاه را تحت تاثیر قرار داد. در همان زمان، انباشت اکسیژن در جو به شدت رشد بیوتا را تسریع کرد، اما برای بی هوازی ترین موجودات (بدون اکسیژن)، که در نتیجه فعالیت حیاتی آنها اکسیژن ظاهر شد، مفید نبود. آنها تقریباً به طور کامل با موجودات هوازی تازه ظهور جایگزین شدند.

تأثیر زیاد بیوتا بر محیط زیست، برخی از محققین را به این نتیجه رسانده است که بیوتا می تواند شرایطی را در محیط حفظ کند که برای زندگی خود مطلوب باشد. اما این فرضیه با تعدادی از عوامل (انقراض دسته جمعی، ناپدید شدن میلیاردها گونه) و همچنین نظریه تکامل داروین در تضاد است. موجودات زنده شرایط محیطی بهینه را برای موجودات زنده حفظ نمی کنند، بنابراین بسیاری از موجودات و گونه ها نمی توانند از تغییرات در شرایط جغرافیایی و آب و هوایی دوام بیاورند. تخمین زده می شود که چندین میلیارد گونه در طول حیات زیست کره ناپدید شده اند، در حالی که چندین میلیون گونه در حال حاضر وجود دارند. اما موجوداتی که توانستند در شرایط متغیر زنده بمانند، گونه های جدیدی را به وجود آوردند. همانطور که داروین برای اولین بار نشان داد، سازگاری با شرایط محیطی در حال تغییر بود که گونه های متعدد و سازگار را ایجاد کرد، یعنی تکامل را پیش برد. اگر این فرض درست بود که موجودات زنده در یک لحظه خاص می توانند پارامترهای محیطی را در محدوده بهینه خود حفظ کنند، در آن صورت آب و هوا و پوشش گیاهی غنی دوره کربونیفر اکنون می تواند وجود داشته باشد، اما تکامل بیوتا متوقف می شود.

شواهدی وجود دارد که ظهور انسان به عنوان یک گونه توسط شرایط محیطی دشواری که اجداد ما در آن زندگی می کردند تسهیل شده است. هنگامی که او آموخت که شرایط مساعد را برای وجود خود حفظ کند، تکامل او به عنوان یک گونه زیستی متوقف شد و تکامل جامعه جایگزین آن شد.

بنابراین، در فرآیند توسعه بیوتا دوره‌هایی از توسعه پایدار و دوره‌هایی از بلایا وجود داشت.

بهره وری زیستی اکوسیستم ها

نرخی که تولیدکنندگان اکوسیستم انرژی خورشیدی را در پیوندهای شیمیایی مواد آلی سنتز شده تثبیت می کنند، تعیین می کند. بهره وریجوامع جرم آلی ایجاد شده توسط گیاهان در واحد زمان نامیده می شود تولید اولیه جامعه. محصولات به صورت کمی در توده مرطوب یا خشک گیاهان یا در واحدهای انرژی - تعداد معادل ژول - بیان می شوند.

تولید ناخالص اولیه- مقدار ماده ایجاد شده توسط گیاهان در واحد زمان با سرعت معینی از فتوسنتز. بخشی از این تولید صرف حفظ فعالیت حیاتی خود گیاهان می شود (هزینه برای تنفس). این بخش می تواند بسیار بزرگ باشد؛ از 40 تا 70 درصد تولید ناخالص متغیر است. بخش باقی مانده از توده آلی ایجاد شده، تولید اولیه خالص را مشخص می کند که نشان دهنده میزان رشد گیاه، ذخیره انرژی برای مصرف کنندگان و تجزیه کننده ها است. که در زنجیره های غذایی فرآوری می شود، برای پر کردن توده موجودات هتروتروف استفاده می شود. افزایش توده مصرف کنندگان در واحد زمان است محصولات ثانویه جامعه. برای هر سطح تغذیه ای جداگانه محاسبه می شود، زیرا افزایش جرم در هر یک از آنها به دلیل انرژی حاصل از انرژی قبلی رخ می دهد. هتروتروف ها که در زنجیره های تغذیه ای قرار می گیرند، در نهایت از تولید اولیه خالص جامعه زندگی می کنند. در اکوسیستم‌های مختلف، آن‌ها آن را به‌طور کامل مصرف می‌کنند. اگر میزان تولید اولیه در زنجیره های غذایی از سرعت رشد گیاه عقب باشد، این امر منجر به افزایش تدریجی زیست توده کل تولیدکنندگان می شود. زیست توده به عنوان کل جرم موجودات در یک گروه معین یا کل جامعه به عنوان یک کل درک می شود.زیست توده اغلب در واحدهای انرژی معادل بیان می شود.

استفاده ناکافی از محصولات بستر در زنجیره‌های تجزیه منجر به تجمع مواد آلی می‌شود که برای مثال، زمانی که باتلاق‌ها تبدیل به ذغال سنگ نارس می‌شوند و آب‌های کم عمق بیش از حد رشد می‌کنند، اتفاق می‌افتد. زیست توده یک جامعه با چرخه متعادل مواد نسبتا ثابت می ماند، زیرا تقریباً تمام تولیدات اولیه برای اهداف تغذیه و تولید مثل هزینه می شود.

مهمترین نتیجه عملی رویکرد انرژی برای مطالعه اکوسیستم ها، اجرای تحقیقات تحت برنامه بین المللی بیولوژیکی بود که توسط دانشمندان سراسر جهان از سال 1969 به منظور مطالعه بهره وری بیولوژیکی بالقوه زمین انجام شد.

توزیع جهانی محصولات بیولوژیکی اولیه به شدت نابرابر است. بیشترین افزایش مطلق در زندگی گیاه در شرایط بسیار مساعد به طور متوسط ​​به 25 گرم در روز می رسد. در مناطق وسیع، بهره وری از 0.1 گرم در متر (بیابان های گرم و بیابان های قطبی) تجاوز نمی کند. مجموع تولید سالانه ماده آلی خشک روی زمین 150-200 میلیارد تن است. حدود یک سوم آن در اقیانوس ها و حدود دو سوم آن در خشکی تشکیل شده است. تقریباً تمام تولید اولیه خالص زمین برای حمایت از زندگی همه موجودات هتروتروف است. انرژی که توسط مصرف کنندگان استفاده ناکافی می شود در بدن آنها، رسوبات آلی بدنه های آبی و هوموس خاک ذخیره می شود.

راندمان اتصال تابش خورشید توسط پوشش گیاهی با کمبود گرما و رطوبت، با خواص فیزیکی و شیمیایی نامطلوب خاک و غیره کاهش می یابد. بهره وری پوشش گیاهی نه تنها در طول انتقال از یک منطقه آب و هوایی به منطقه دیگر، بلکه در هر منطقه نیز تغییر می کند.

برای پنج قاره جهان، میانگین بهره وری نسبتا کمی متفاوت است. استثنا آمریکای جنوبی است که در اکثر آنها شرایط برای توسعه پوشش گیاهی بسیار مطلوب است.

تغذیه مردم عمدتاً از طریق محصولات کشاورزی تأمین می شود که تقریباً 10٪ از مساحت زمین (حدود 1.4 میلیارد هکتار) را اشغال می کند. مجموع افزایش سالانه گیاهان زیرکشت حدود 16 درصد از کل بهره‌وری زمین است که بیشتر آن در جنگل‌ها است. تقریباً 1/2 برداشت مستقیماً به تغذیه انسان می رسد ، بقیه برای تغذیه حیوانات اهلی استفاده می شود ، در صنعت استفاده می شود و در ضایعات تلف می شود. در کل، انسان حدود 0.2 درصد از تولید اولیه زمین را مصرف می کند.

غذای گیاهی از نظر انرژی برای مردم ارزانتر از غذای حیوانی است. مناطق کشاورزی، با استفاده و توزیع منطقی محصولات، می توانند تقریباً دو برابر جمعیت فعلی زمین را پشتیبانی کنند. اما این امر مستلزم سرمایه گذاری و نیروی کار زیاد است. به ویژه تامین محصولات ثانویه برای مردم دشوار است. رژیم غذایی فرد باید حداقل 30 گرم پروتئین در روز داشته باشد. منابع موجود بر روی زمین، از جمله محصولات دامی و نتایج ماهیگیری در خشکی و اقیانوس، می تواند سالانه حدود 50 درصد از نیازهای جمعیت مدرن زمین را تامین کند. بنابراین اکثریت جمعیت جهان در حالت گرسنگی پروتئین هستند و بخش قابل توجهی از مردم نیز از سوء تغذیه عمومی رنج می برند.

بنابراین افزایش بهره وری زیستی اکوسیستم ها و به ویژه محصولات ثانویه یکی از چالش های اصلی پیش روی بشر است.

6. زیست کره و انسان. نووسفر.

ورنادسکی، با تجزیه و تحلیل تاریخ زمین شناسی زمین، استدلال می کند که انتقال بیوسفر به حالت جدید - به نووسفر تحت تأثیر یک نیروی زمین شناسی جدید، تفکر علمی نوع بشر، وجود دارد. با این حال، در آثار ورنادسکی هیچ تعبیر کامل و منسجمی از جوهره نووسفر مادی به عنوان یک بیوسفر دگرگون شده وجود ندارد. او در برخی موارد در مورد نووسفر در زمان آینده (هنوز نرسیده)، در برخی دیگر در زمان حال (در حال ورود به آن هستیم) نوشته است و گاهی تشکیل نووسفر را با ظهور هومو ساپینس یا با ظهور تولید صنعتی لازم به ذکر است که وقتی ورنادسکی به عنوان یک کانی شناس در مورد فعالیت های زمین شناسی انسان نوشت، او هنوز از مفاهیم "نووسفر" و حتی "زیست کره" استفاده نکرده بود. او در کار ناتمام خود "اندیشه علمی به عنوان یک پدیده سیاره ای"، اما عمدتاً از نقطه نظر تاریخ علم، با جزئیات بیشتر در مورد تشکیل نووسفر روی زمین نوشت.

بنابراین، نووسفر چیست: یک مدینه فاضله یا یک استراتژی بقا واقعی؟ آثار ورنادسکی این امکان را فراهم می کند که به طور اساسی به سؤال مطرح شده پاسخ دهیم، زیرا آنها تعدادی از شرایط خاص لازم برای تشکیل و وجود نووسفر را نشان می دهند. ما این شرایط را فهرست می کنیم:

1. استقرار انسان در کل سیاره.

2. تحول شگرف در وسایل ارتباطی و مبادله بین کشورها.

3. تقویت روابط، از جمله روابط سیاسی، بین همه کشورهای کره زمین.

4. آغاز غلبه نقش زمین شناسی انسان بر سایر فرآیندهای زمین شناسی که در بیوسفر اتفاق می افتد.

5. گسترش مرزهای زیست کره و دسترسی به فضا.

6. کشف منابع جدید انرژی.

7. برابری افراد از هر نژاد و مذاهب.

8. افزایش نقش مردم در حل مسائل سیاست خارجی و داخلی.

9. آزادی اندیشه علمی و پژوهش علمی از فشار ساختارهای دینی، فلسفی و سیاسی و ایجاد شرایط مساعد در نظام دولتی برای اندیشه آزاد علمی.

10. سیستم اندیشیده شده آموزش عمومی و افزایش رفاه کارگران. ایجاد فرصتی واقعی برای جلوگیری از سوء تغذیه و گرسنگی، فقر و کاهش تا حد زیادی بیماری.

11. دگرگونی معقول ماهیت اولیه زمین به منظور اینکه بتواند تمام نیازهای مادی، زیبایی شناختی و معنوی جمعیتی که به طور عددی در حال افزایش است را برآورده کند.

12. طرد جنگ ها از زندگی جامعه.

7. نقش عامل انسانی در توسعه زیست کره.

موضوع اصلی دکترین نووسفر، وحدت زیست کره و انسانیت است. ورنادسکی در آثار خود ریشه های این وحدت، اهمیت سازماندهی بیوسفر را در توسعه بشر آشکار می کند. این به ما امکان می دهد مکان و نقش توسعه تاریخی بشر را در تکامل بیوسفر، الگوهای انتقال آن به نووسفر درک کنیم.

یکی از ایده‌های کلیدی زیربنای نظریه نوکره ورنادسکی این است که انسان موجود زنده خودبسنده نیست و طبق قوانین خودش جدا زندگی می‌کند، او در طبیعت همزیستی دارد و بخشی از آن است. این وحدت در درجه اول به دلیل تداوم عملکردی محیط و انسان است که ورنادسکی سعی کرد آن را به عنوان یک بیوژئوشیمی نشان دهد. بشریت خود یک پدیده طبیعی است و طبیعی است که تأثیر بیوسفر نه تنها بر محیط زندگی بلکه بر طرز تفکر نیز تأثیر می گذارد.

اما نه تنها طبیعت بر انسان تأثیر می گذارد، بازخورد نیز وجود دارد. علاوه بر این، سطحی نیست و منعکس کننده تأثیر فیزیکی انسان بر محیط است، بسیار عمیق تر است. این با این واقعیت ثابت می شود که نیروهای زمین شناسی سیاره ای اخیراً به طور قابل توجهی فعال تر شده اند. «...ما نیروهای زمین شناسی اطراف خود را بیشتر و واضح تر در عمل می بینیم. این امر، به سختی تصادفی، با نفوذ به آگاهی علمی اعتقاد در مورد اهمیت زمین شناسی انسان ساپینس، با شناسایی وضعیت جدیدی از زیست کره - نووسفر - مصادف شد و یکی از اشکال بیان آن است. البته در درجه اول با شفاف سازی کار علمی و تفکر طبیعی در زیست کره، جایی که ماده زنده نقش اصلی را بازی می کند، مرتبط است.» بنابراین، اخیراً بازتاب موجودات زنده در طبیعت اطراف به طور چشمگیری تغییر کرده است. به لطف این، روند تکامل به حوزه مواد معدنی منتقل می شود. خاک، آب و هوا به طور چشمگیری در حال تغییر هستند. یعنی خود تکامل گونه ها به یک فرآیند زمین شناسی تبدیل شد، زیرا در فرآیند تکامل یک نیروی زمین شناسی جدید ظاهر شد. ورنادسکی نوشت: "تکامل گونه ها به تکامل بیوسفر می رود."

ورنادسکی ناگزیر بودن نووسفر را دید که هم با تکامل بیوسفر و هم با توسعه تاریخی بشر آماده شده بود. از منظر رویکرد نوسفری، نقاط درد مدرن در توسعه تمدن جهانی به گونه ای متفاوت دیده می شود. نگرش وحشیانه نسبت به بیوسفر، تهدید فاجعه زیست محیطی جهانی، تولید وسایل کشتار جمعی - همه اینها باید اهمیت گذرا داشته باشد. مسئله چرخش رادیکال به منشأ حیات، به سازماندهی بیوسفر در شرایط مدرن باید مانند زنگ خطر به صدا درآید، فراخوانی برای تفکر و عمل در زیست کره - جنبه سیاره ای.

مشکلات اکولوژیکی زیست کره

مشکلات محیطی زیست کره عبارتند از: اثر گلخانه ای، تخریب لایه اوزون، جنگل زدایی گسترده، که روند چرخش اکسیژن و کربن را در بیوسفر مختل می کند، زباله های حاصل از تولید، کشاورزی، تولید انرژی (نیروگاه های برق آبی باعث آسیب به طبیعت و مردم می شود. - طغیان مناطق وسیع برای مخازن، موانع غیرقابل عبور در مسیرهای مهاجرت ماهیان آندروم و نیمه آندروم که برای تخم ریزی در بالادست رودخانه ها بلند می شوند، رکود آب، کاهش سرعت جریان، که زندگی همه افراد را تحت تاثیر قرار می دهد. موجوداتی که در رودخانه و نزدیک رودخانه زندگی می کنند؛ افزایش موضعی آب بر خاک مخزن تأثیر می گذارد و منجر به سیل، باتلاق، فرسایش ساحل و رانش زمین می شود؛ خطر سدسازی در مناطق با لرزه خیزی بالا وجود دارد. همه اینها منجر به یک بحران جهانی زیست محیطی می شود و نیاز به انتقال فوری به مدیریت منطقی زیست محیطی دارد.

حفاظت از طبیعت و چشم انداز مدیریت منطقی محیط زیست

استفاده منطقی از منابع طبیعی تنها راه برون رفت از این وضعیت است.

هدف کلی مدیریت منابع طبیعی یافتن بهترین یا بهینه راه ها برای بهره برداری از اکوسیستم های طبیعی و مصنوعی (مثلاً کشاورزی) است. بهره برداری به برداشت و تأثیر انواع خاصی از فعالیت های اقتصادی بر شرایط وجود بیوژئوسنوزها اشاره دارد.

حل مشکل ایجاد یک سیستم مدیریت منابع طبیعی بهینه با وجود نه یک، بلکه بسیاری از معیارهای بهینه سازی به طور قابل توجهی پیچیده است. این موارد عبارتند از: به دست آوردن حداکثر بازده، کاهش هزینه های تولید، حفظ مناظر طبیعی، حفظ تنوع گونه ای جوامع، تضمین محیط زیست پاک، حفظ عملکرد طبیعی اکوسیستم ها و مجتمع های آنها.

حفاظت از محیط زیست و احیای منابع طبیعی باید شامل موارد زیر باشد:

یک استراتژی منطقی برای کنترل آفات، دانش و انطباق با شیوه های کشاورزی، دوز کودهای معدنی، دانش خوب از آگروسنوزهای اکولوژیکی و فرآیندهای رخ داده در آنها، و همچنین در مرزهای آنها با سیستم های طبیعی؛

بهبود فناوری و استخراج منابع طبیعی؛

حداکثر استخراج کامل و جامع کلیه اجزای مفید از کانسار.

احیای زمین پس از استفاده از رسوبات.

استفاده اقتصادی و بدون ضایعات از مواد اولیه در تولید؛

تمیز کردن عمیق و فن آوری برای استفاده از زباله های تولید.

بازیافت مواد پس از اینکه محصولات دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند.

استفاده از فناوری هایی که امکان استخراج مواد معدنی پراکنده را فراهم می کند.

استفاده از جایگزین های طبیعی و فسیلی برای ترکیبات معدنی کمیاب.

چرخه تولید بسته (توسعه و کاربرد)؛

بکارگیری فناوری های صرفه جویی در انرژی؛

توسعه و استفاده از منابع جدید انرژی سازگار با محیط زیست.

به طور کلی، اهداف حفاظت از محیط زیست و احیای منابع طبیعی باید شامل موارد زیر باشد:

نظارت منطقی محلی و جهانی، یعنی. اندازه گیری و کنترل وضعیت مهمترین ویژگی های محیطی، غلظت مواد مضر در جو، آب، خاک؛

احیا و حفظ جنگل ها از آتش سوزی، آفات، بیماری ها؛

گسترش و افزایش تعداد ذخایر، مناطق اکوسیستم مرجع، مجموعه های طبیعی منحصر به فرد.

حفاظت و پرورش گونه های کمیاب گیاهان و جانوران؛

آموزش گسترده و آموزش زیست محیطی جمعیت؛

همکاری بین المللی در حفاظت از محیط زیست

چنین فعالیت فعالی در همه زمینه های فعالیت انسانی برای شکل دادن به نگرش نسبت به طبیعت، توسعه استفاده منطقی از منابع طبیعی و فناوری های سازگار با محیط زیست آینده، قادر خواهد بود مشکلات زیست محیطی امروز را حل کند و به سمت همکاری هماهنگ با طبیعت حرکت کند. .

امروزه نگرش مصرف کننده نسبت به طبیعت، برداشت منابع آن بدون اتخاذ تدابیری برای احیای آنها، به گذشته تبدیل شده است. معضل استفاده منطقی از منابع طبیعی و حفاظت از طبیعت از پیامدهای مخرب فعالیت اقتصادی انسان اهمیت ملی پیدا می کند.

حفاظت از طبیعت و مدیریت منطقی زیست محیطی یک مشکل پیچیده است و راه حل آن هم به اجرای مداوم اقدامات دولت با هدف حفظ اکوسیستم ها و هم به گسترش دانش علمی بستگی دارد که برای جامعه مقرون به صرفه و سودآور است تا برای خود تأمین مالی کند. تندرستی.

برای مواد مضر موجود در اتمسفر، حداکثر غلظت های مجاز قانونی تعیین شده است که عواقب قابل توجهی برای انسان ایجاد نمی کند. به منظور جلوگیری از آلودگی هوا، اقداماتی برای اطمینان از احتراق مناسب سوخت، انتقال به گرمایش مرکزی گازدار، و نصب تاسیسات تصفیه در شرکت‌های صنعتی ایجاد شده است. علاوه بر محافظت از هوا در برابر آلودگی، امکانات تصفیه به شما این امکان را می دهد که مواد اولیه را ذخیره کنید و بسیاری از محصولات با ارزش را به تولید بازگردانید. به عنوان مثال، جذب گوگرد از گازهای آزاد شده، افزایش تولید اسید سولفوریک را ممکن می سازد؛ گرفتن سیمان باعث صرفه جویی در تولید برابر با بهره وری چندین کارخانه می شود. در کارخانه های ذوب آلومینیوم، نصب فیلتر بر روی لوله ها از انتشار فلوراید در جو جلوگیری می کند. علاوه بر ساخت تاسیسات تصفیه، جستجو برای فناوری ای در حال انجام است که در آن تولید زباله به حداقل برسد. همین هدف با بهبود طراحی خودرو و تغییر به انواع دیگر سوخت (گاز مایع، الکل اتیل)، که احتراق آنها مواد مضر کمتری تولید می کند، انجام می شود. خودرویی با موتور الکتریکی برای حرکت در داخل شهر در حال توسعه است. چیدمان صحیح شهر و فضاهای سبز از اهمیت بالایی برخوردار است. درختان هوا را از ذرات مایع و جامد (آئروسل) معلق در آن پاک می کنند و گازهای مضر را جذب می کنند. به عنوان مثال، دی اکسید گوگرد به خوبی توسط صنوبر، آهک، افرا، شاه بلوط اسب، فنل ها - توسط یاس بنفش، توت، و سنجد جذب می شود.

فاضلاب های خانگی و صنعتی تحت تصفیه مکانیکی، فیزیکی و بیولوژیکی قرار می گیرند. درمان بیولوژیکی شامل تخریب مواد آلی محلول توسط میکروارگانیسم ها است. آب از مخازن ویژه ای عبور می کند که فقط حاوی لجن فعال است که شامل میکروارگانیسم هایی است که فنل ها، اسیدهای چرب، الکل ها، هیدروکربن ها و غیره را اکسید می کنند.

تصفیه فاضلاب همه مشکلات را حل نمی کند. بنابراین، شرکت های بیشتر و بیشتری به یک فناوری جدید تغییر می کنند - یک چرخه بسته، که در آن آب تصفیه شده دوباره وارد تولید می شود. فرآیندهای فناوری جدید این امکان را فراهم می کند که میزان آب مورد نیاز برای مقاصد صنعتی را ده ها برابر کاهش دهد.

حفاظت از خاک زیرین در درجه اول شامل جلوگیری از اتلاف غیرمولد منابع آلی در استفاده یکپارچه از آنها می شود. به عنوان مثال، مقدار زیادی زغال سنگ در آتش سوزی های زیرزمینی از بین می رود و گازهای قابل اشتعال در شراره های میدان های نفتی می سوزد. توسعه فن آوری برای استخراج پیچیده فلزات از سنگ معدن امکان به دست آوردن عناصر ارزشمند اضافی مانند تیتانیوم، کبالت، تنگستن، مولیبدن و غیره را فراهم می کند.

برای افزایش بهره وری کشاورزی، فناوری صحیح کشاورزی و اجرای اقدامات ویژه حفاظت از خاک از اهمیت بالایی برخوردار است. به عنوان مثال، مبارزه با دره ها با کاشت گیاهان - درختان، درختچه ها، چمن ها با موفقیت انجام می شود. گیاهان از خاک ها در برابر شسته شدن محافظت می کنند و سرعت جریان آب را کاهش می دهند. کشت دره ها امکان استفاده اقتصادی از آنها را فراهم می کند. کاشت آمورفا وارداتی از آمریکا، که دارای سیستم ریشه ای قدرتمند است، نه تنها به طور موثری از از دست رفتن خاک جلوگیری می کند، بلکه خود گیاه لوبیاهایی با ارزش غذایی بالا تولید می کند. تنوع کاشت و محصولات زراعی در امتداد دره به تشکیل بیوسنوزهای پایدار کمک می کند. پرندگان در بیشه ها مستقر می شوند که برای کنترل آفات اهمیت کمی ندارد. مزارع جنگلی حفاظتی در استپ ها از فرسایش آبی و بادی مزارع جلوگیری می کند. توسعه روش های بیولوژیکی مبارزه با آفات باعث کاهش استفاده از آفت کش ها در کشاورزی می شود. در حال حاضر 2000 گونه گیاهی، 236 گونه پستاندار و 287 گونه پرنده نیاز به حفاظت دارند. اتحادیه بین المللی حفاظت از طبیعت یک کتاب قرمز ویژه ایجاد کرده است که اطلاعاتی در مورد گونه های در خطر انقراض ارائه می دهد و توصیه هایی برای حفاظت از آنها ارائه می دهد. بسیاری از گونه های جانوری در حال انقراض اکنون تعداد خود را بازیابی کرده اند. این امر در مورد گوزن، سایگا، مرغ مینا و عید صدق می کند.

حفاظت از گیاهان و جانوران با سازماندهی ذخایر طبیعی و پناهگاه ها تسهیل می شود. ذخیره‌گاه‌ها علاوه بر حفاظت از گونه‌های کمیاب و در خطر انقراض، به عنوان پایگاهی برای اهلی کردن حیوانات وحشی با خواص اقتصادی ارزشمند عمل می‌کنند. ذخایر طبیعی همچنین مراکزی برای اسکان مجدد حیواناتی هستند که در منطقه ناپدید شده اند و به غنی سازی جانوران محلی کمک می کنند. مشک آمریکای شمالی با موفقیت در روسیه ریشه دوانده است و خز ارزشمندی ارائه می دهد. در شرایط سخت قطب شمال، گاو مشک وارداتی از کانادا و آلاسکا با موفقیت تولید مثل می کند. تعداد بیورها که در آغاز قرن تقریباً ناپدید شده بودند، احیا شده است.

نمونه های مشابه متعدد است. آنها نشان می دهند که مراقبت از طبیعت، بر اساس دانش عمیق زیست شناسی گیاهان و جانوران، نه تنها آن را حفظ می کند، بلکه تأثیر اقتصادی قابل توجهی نیز دارد.

بسیاری از مردم بر این باورند که طبیعت را باید تنها به دلیل مزایای بالفعل یا بالقوه آن برای مردم محافظت کرد، رویکردی که به آن نگاه انسان محور (انسان محور) به جهان می گویند. برخی از مردم به جهان بینی زیست محوری پایبند هستند و متقاعد شده اند که انسان شایسته نیست که انقراض هر گونه ای را تسریع کند، زیرا انسان از سایر گونه های روی زمین مهمتر نیست. آنها معتقدند: «انسان بر سایر گونه ها برتری ندارد، زیرا همه چیز باطل است. برخی دیگر دیدگاهی اکوسنتریک (اکوسیستم مرکزی) دارند و معتقدند که فقط آن دسته از اقداماتی که با هدف حفظ سیستم های حمایت از حیات زمین انجام می شود توجیه پذیر است.

نتیجه.

بنابراین، ما می بینیم که همه آن نشانه های خاص وجود دارد، همه یا تقریباً تمام شرایطی که V.I. Vernadsky برای تشخیص نووسفر از حالت های قبلی موجود در بیوسفر نشان داد. روند شکل‌گیری آن تدریجی است و احتمالاً هرگز نمی‌توان به‌طور دقیق سال یا حتی دهه‌ای را نشان داد که از آن زمان می‌توان انتقال بیوسفر به نوسفر را کامل در نظر گرفت. البته ممکن است نظرات در این مورد متفاوت باشد. F.T. Yanshina می نویسد: "آموزش آکادمیک V.I. Vernadsky در مورد انتقال بیوسفر به نووسفر یک مدینه فاضله نیست، بلکه یک استراتژی واقعی برای بقا و دستیابی به آینده ای معقول برای کل بشریت است." نظر R.K. Balandin تا حدودی متفاوت است: "زیست کره به سطح بالاتری از پیچیدگی، کمال حرکت نمی کند، بلکه ساده شده، آلوده، تخریب شده است (نرخ بی سابقه انقراض گونه ها، تخریب مناطق جنگلی، فرسایش وحشتناک زمین ...) به سطح پایین‌تری می‌رود، یعنی در آن فعال‌ترین نیروی دگرگون‌کننده و تنظیم‌کننده به جوهر تکنو تبدیل می‌شود، مجموعه‌ای از سیستم‌های فنی که از طریق آن شخص - عمدتاً غیرارادی - کل حوزه زندگی را تغییر می‌دهد.» خود ورنادسکی با توجه به پیامدهای نامطلوب و مخرب مدیریت انسان بر روی زمین، آنها را هزینه ای دانست. او به ذهن انسان، اومانیسم فعالیت علمی، پیروزی نیکی و زیبایی اعتقاد داشت. برخی چیزها را به خوبی پیش بینی می کرد، اما شاید در مورد برخی دیگر اشتباه می کرد. نووسفر را باید به عنوان نماد ایمان، به عنوان آرمان مداخله معقول انسانی در فرآیندهای زیست کره تحت تأثیر دستاوردهای علمی پذیرفت. ما باید به آن ایمان داشته باشیم، به آمدنش امیدوار باشیم و اقدامات مناسب را انجام دهیم.

کتابشناسی - فهرست کتب:

1. Chernova N.M., Bylova A.M., Ecology. کتاب درسی برای موسسات آموزشی، M.، Prosveshchenie، 1988;

2. Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Sidorin A.P., Ecology, M., Bustard Publishing House, 1995;

3. زیست شناسی عمومی. مواد مرجع، گردآوری شده توسط V.V. Zakharov، M.، انتشارات Bustard، 1995.

4. "Vernadsky V.I.: در مورد تفاوت اساسی ماده و انرژی بین اجسام زنده و بی اثر بیوسفر." // "ولادیمیر ورنادسکی: بیوگرافی. آثار برگزیده. خاطرات معاصران. قضاوت اولاد.» Comp. G.P.Aksenov. - M.: Sovremennik، 1993.

5. V.I. Vernadsky "بازتاب یک طبیعت گرا. - اندیشه علمی به عنوان یک پدیده سیاره ای." M.، Nauka، 1977. "بررسی پدیده های زندگی و فیزیک جدید"، 1931; مقالات بیوژئوشیمیایی M.-L.، انتشارات آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1940

6. نشست هنر "زیست کره". "چند کلمه در مورد نووسفر" M., Mysl, 1967.

7. "V.I. Vernadsky. مواد برای زندگینامه" M.، انتشارات "گارد جوان"، 1988.

8. Lapo A.V. ردپای زیست کره های گذشته. - مسکو، 1979.

مفهوم بیوسفر. زیست کره پوسته ای از حیات است که شامل گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم ها می شود. به تعبیری می توان انسان را به عنوان یک گونه زیستی و خاک را به عنوان محصول فعالیت موجودات زنده به عنوان زیست کره طبقه بندی کرد.

اصطلاح "زیست کره" برای اولین بار توسط E. Suess (زمین شناس اتریشی) در سال 1875 استفاده شد و دکترین زیست کره تنها در آغاز قرن بیستم توسط آثار V.I. ورنادسکی.

در حال حاضر، اصطلاح "زیست کره" به دو صورت تفسیر می شود: به معنای گسترده - زیست کره با پوشش جغرافیایی شناخته می شود (با این تفاوت که پوشش جغرافیایی قدیمی تر از بیوسفر است). در معنای محدود، بیوسفر یک فیلم است، "مجموعه ای از زندگی" و به موازات پوسته های دیگر زمین در نظر گرفته می شود.

مرز بالایی بیوسفر به عنوان صفحه ازن در نظر گرفته می شود که در ارتفاع 25-27 کیلومتری قرار دارد (این ارتفاعی است که هنوز می توان برخی از هاگ ها و باکتری ها را در آن یافت). مرز پایین بیوسفر در لیتوسفر در عمق 3-5 کیلومتری (جایی که سنگ‌های آلی وجود دارند و باکتری‌ها می‌توانند وجود داشته باشند) می‌گذرد. این مرزها برای بیوسفر تعیین شده اند که به معنای وسیع آن درک می شود.

بیشترین غلظت حیات در محدوده های نسبتاً باریک، در ناحیه تماس سه محیط: آب، هوا و زمین (خاک) یافت می شود. اکثر

هیدروسفر، قسمت پایین تروپوسفر و خاک پرجمعیت است. این افق نازک با بیشترین غلظت ماده زنده نامیده می شود بیوستروما (کاور زنده).

اعتقاد بر این است که منشأ حیات تقریباً 3 میلیارد سال پیش (در انتهای آرکئن) در آبهای کم عمق رخ داده است که از آنجا حیات به اقیانوس و تنها پس از آن به خشکی گسترش یافته است (در صورت عدم وجود صفحه ازن، آب در جلوگیری از اشعه مضر فرابنفش خوب بود). در دوره پیدایش حیات، آب و هوای زمین گرم و مرطوب بود.

برای مدت طولانی، زندگی در پوسته جغرافیایی در نقاط، یعنی. زیست کره ضعیف توسعه یافته و بسیار ناپیوسته بود. در طول تاریخ زمین شناسی، تنوع موجودات زنده افزایش یافته، سازماندهی آنها پیچیده تر شده و جرم کل آنها افزایش یافته است. توسعه زندگی نابرابر بود. برخی از گونه ها از آرکئن تا به امروز زنده مانده اند (به عنوان مثال، جلبک های سبز آبی)، توسعه خطوط دیگر منجر به پیدایش اشکال پیچیده حیات (پریمات ها، انسان ها) شد، توسعه سایرین با انقراض آنها به پایان رسید. دایناسورها، ماموت ها و غیره).

در طول تاریخ زیست کره، حدود 500 میلیون گونه وجود داشته است، اما در حال حاضر تنها حدود 2 میلیون گونه وجود دارد.

توزیع گسترده موجودات زنده روی زمین با توانایی آنها در سازگاری با شرایط محیطی متنوع و توانایی بالای آنها در تولید مثل کمک می کند. بنابراین، میکروارگانیسم ها در آبفشان های ایسلندی در دمای +93 درجه سانتیگراد و حتی در خاک های همیشه منجمد در دمای بسیار پایین یافت شدند. اسپورهای برخی از باکتری ها در دمای 100+ درجه سانتیگراد و زیر 200- درجه سانتیگراد زنده می مانند. فرزندان یکی از باکتری ها در شرایط مساعد مناسب می توانند در عرض 5 روز کل اقیانوس جهانی را پر کنند و شبدر می تواند تمام سطح را بپوشاند. زمین در 11 سال

در حال حاضر، ترکیب زیست کره تحت سلطه حیوانات است - حدود 1.7 میلیون گونه وجود دارد. حدود 400 هزار گونه گیاه روی زمین وجود دارد، اما جرم مواد گیاهی چندین برابر جرم حیوانات است. گیاهان تقریباً 97٪ از کل زیست توده زمین و تنها 3٪ - جرم حیوانات و میکروارگانیسم ها را تشکیل می دهند. اکثریت قریب به اتفاق زیست توده در خشکی متمرکز شده است و 1000 برابر بیشتر از زیست توده اقیانوس است. تنوع گونه ها در اقیانوس ها بسیار ضعیف تر است.

پوشش گیاهی روی زمین یک پوشش تقریباً پیوسته را تشکیل می دهد - فیتوسفر. توده گیاهی از روی زمین (تنه با شاخه، برگ، سوزن، بوته، پوشش علفی و گلسنگ خزه) و زیر زمین (ریشه گیاهان) تشکیل شده است. به عنوان مثال، برای یک جنگل مختلط، توده گیاه تقریباً 400 تن در هکتار است که قسمت بالای زمین حدود 300 تن در هکتار و قسمت زیرزمینی 100 تن در هکتار است. در خشکی، زیست توده به طور کلی از قطب ها به سمت استوا افزایش می یابد و تعداد گونه های گیاهی و جانوری در یک جهت افزایش می یابد. در تندرا، زیست توده تقریباً 12 تن در هکتار، در تایگا - حدود 320 تن در هکتار، در جنگل های مخلوط و برگریز - 400 تن در هکتار، در استپ ها به 25 تن در هکتار و در بیابان ها حتی به 12 تن کاهش می یابد. تن در هکتار، در ساوانا دوباره به 100 تن در هکتار یا بیشتر می رسد، در جنگل های استوایی حداکثر به 500 تن در هکتار می رسد. کمترین تعداد گونه‌های گیاهی و جانوری در بیابان‌های قطب شمال و تندراها است که بیشترین تعداد در جنگل‌های استوایی است.

گیاهان روی زمین حاوی بیش از 99٪ از کل بیومس زمین هستند، در حالی که حیوانات و میکروارگانیسم ها فقط حاوی کمتر از 1٪ هستند. در اقیانوس، این نسبت معکوس است: گیاهان بیش از 6٪ و حیوانات و میکروارگانیسم ها حدود 94٪ را تشکیل می دهند. کل زیست توده اقیانوس تنها 0.13٪ از زیست توده کل زیست کره است، اگرچه اقیانوس مساحتی معادل 71٪ را اشغال می کند. بنابراین، اقیانوس باز اساسا یک بیابان آبی است.

اجازه دهید نگاهی دقیق تر به اجزای زیست کره و نقش آنها در پوشش جغرافیایی زمین بیندازیم.

میکروارگانیسم ها (میکروب ها) کوچکترین اشکال حیات و فراگیر است. میکروب ها در قرن هفدهم کشف شدند. A. Levenguk. گروه های زیر از میکروب ها متمایز می شوند:

الف) از نظر ساختار: موجودات تک سلولی (جلبک ها، قارچ ها، تک یاخته های تک سلولی) - آنها یک سلول نسبتاً بزرگ از نوع پیچیده (یوکاریوت ها) دارند. باکتری ها از نظر ساختاری موجودات ساده تری هستند (پروکاریوت ها).

ب) با توجه به ویژگی های شیمیایی (منبع انرژی برای فرآیندهای بیوشیمیایی): میکروارگانیسم های فتوسنتزی - از انرژی تابشی خورشید به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند و دی اکسید کربن را به کربن آلی تبدیل می کنند (تولیدکنندگان اولیه). میکروارگانیسم های هتروتروف - با تجزیه مولکول های کربن آلی (شکارچیان مولکولی) انرژی دریافت می کنند. میکروارگانیسم های فتوسنتزی و هتروتروف نقش بزرگی در پوشش جغرافیایی بازی می کنند: آنها کربن موجود در زمین را در حرکت ثابت حفظ می کنند.

ج) در مورد استفاده از اکسیژن: هوازی - مصرف اکسیژن. بی هوازی - اکسیژن مصرف نکنید.

تعداد انواع میکروارگانیسم ها بسیار زیاد است و در همه جای زمین پراکنده شده اند. آنها مواد آلی را تجزیه می کنند، نیتروژن اتمسفر را جذب می کنند و غیره.

گیاهان - یکی از پادشاهی های جهان ارگانیک. تفاوت اصلی آنها با سایر موجودات زنده توانایی ایجاد مواد آلی از غیر آلی است که به همین دلیل به آنها می گویند. اتوتروف ها . در همان زمان، گیاهان سبز فتوسنتز را انجام می دهند - فرآیند تبدیل انرژی خورشیدی به مواد آلی. گیاهان منبع اصلی غذا و انرژی برای سایر اشکال حیات روی زمین هستند.

گیاهان منبع اکسیژن در زمین هستند (جنگل های استوایی "ریه های" سیاره ما نامیده می شوند). گیاهان تولید کننده - تولید کننده اولیه در نظر گرفته می شوند. گیاهان تغذیه همه بشریت هستند و در نهایت منابع انرژی و مواد خام هستند. گیاهان از خاک در برابر فرسایش محافظت می کنند، رواناب و ترکیب گاز موجود در جو را تنظیم می کنند.

در حال حاضر تقریباً 400 هزار گونه گیاهی شناخته شده است که به پایین تر و بالاتر تقسیم می شوند. از اواسط قرن بیستم. از پادشاهی گیاهی، یک پادشاهی مستقل متمایز می شود - قارچ ها، که قبلا به عنوان پایین تر طبقه بندی می شدند.

از 40 هزار گونه گیاهی روی زمین، 25 هزار گونه آنژیوسپرم (گیاهان گلدار) هستند. غنی ترین گیاه روی زمین، فلور مناطق استوایی است.

حیوانات - موجوداتی که یکی از پادشاهی های جهان ارگانیک را تشکیل می دهند. حیوانات هستند هتروتروف ها ، یعنی از ترکیبات آلی آماده تغذیه کنید. تقریباً همه حیوانات به طور فعال متحرک هستند. بیش از 1.7 میلیون گونه جانوری بر روی زمین وجود دارد که بیشترین تعداد گونه ها را حشرات تشکیل می دهند (حدود 1 میلیون)

حیوانات محصولات ثانویه ایجاد می کنند، پوشش گیاهی، خاک را تحت تأثیر قرار می دهند و مواد آلی را تخریب و معدنی می کنند. حیوانات نیز مانند گیاهان نقش بسزایی در زندگی انسان دارند.

به یک معنا، خاک نیز می تواند جزئی از بیوسفر باشد. خاک - لایه بارور سست بالایی پوسته زمین که ریشه های گیاه در آن توزیع شده است. خاک یک سازند پیچیده است که از دو بخش اصلی معدنی (سنگ های تخریب شده) و آلی (هوموس) تشکیل شده است. خاک بیشتر سطح زمین را با یک لایه نازک - از 0 تا 2 متر - پوشانده است.

خاصیت مهم خاک حاصلخیزی آن است، یعنی. توانایی خاک برای تولید گیاهان خاک اساس رشد گیاهان و زیستگاه تعداد زیادی از موجودات زنده است. خاک ها تعادل آب را تنظیم می کنند و بر شکل گیری چشم انداز تأثیر می گذارند. V.V. Dokuchaev، دانشمند مشهور خاک روسی، خاک را "آینه چشم انداز" نامید.

خاک ها انباشته شده و انرژی خورشیدی را تبدیل می کنند. خاک اساس تولیدات کشاورزی است.

چرخه بیولوژیکی (کوچک) به طور مداوم در بیوسفر اتفاق می افتد. برهمکنش موجودات زنده با جو، هیدروسفر و لیتوسفر از طریق چرخه بیولوژیکی مواد و انرژی صورت می گیرد.

چرخه بیولوژیکی از دو فرآیند تشکیل شده است:

- تشکیل ماده زنده از ماده غیر زنده در اثر انرژی خورشیدی.

– تجزیه و تبدیل مواد آلی به کانی ساده (بی اثر).

اولین فرآیند مربوط به فتوسنتز است که توسط گیاهان سبز در خشکی و در اقیانوس (آب) انجام می شود. در برگ سبز گیاه در اثر تابش نور خورشید با مشارکت کلروفیل، مواد آلی از دی اکسید کربن تشکیل شده و آب و اکسیژن آزاد آزاد می شود. علاوه بر این، گیاهان با سیستم ریشه خود مواد معدنی محلول را از خاک جذب می کنند: نمک های نیتروژن، پتاسیم، کلسیم، گوگرد، فسفر - و همچنین این مواد را به مواد آلی تبدیل می کنند.

تجزیه مواد آلی عمدتاً تحت تأثیر میکروارگانیسم ها اتفاق می افتد. میکروارگانیسم‌ها از مواد آلی برای فرآیندهای زندگی خود استفاده می‌کنند و اگرچه بخشی از آن به تشکیل مواد آلی جدید (بدن میکروارگانیسم) می‌رود، اما بخش قابل توجهی از مواد آلی معدنی می‌شود، یعنی. مواد آلی به ساده ترین ترکیبات خود تجزیه می شوند.

تشکیل و تخریب مواد آلی فرآیندهای متضاد، اما جدایی ناپذیر است. نبود یکی از آنها به ناچار منجر به انقراض حیات خواهد شد. زندگی مدرن به لطف چرخه بیولوژیکی روی زمین وجود دارد.

به لطف چرخه بیولوژیکی، موجودات زنده بر تمام پوسته های زمین تأثیر می گذارند. بنابراین، تقریباً تمام اکسیژن موجود در جو زمین منشأ بیوژنیک دارد. اگر فرآیند فتوسنتز متوقف شود، اکسیژن آزاد به سرعت از بین می رود.

نقش موجودات زنده در هیدروسفر نیز بسیار زیاد است. موجودات زنده به طور مداوم آب را مصرف و دفع می کنند. فرآیند تعرق (تبخیر آب توسط گیاهان) شدید است. ترکیب گاز و نمک آب اقیانوس ها نیز توسط فعالیت موجودات زنده تعیین می شود. آب های خشکی نیز عمدتاً تحت تأثیر موجودات زنده از نظر شیمیایی فعال می شوند.

تأثیر موجودات زنده بر لیتوسفر به ویژه عمیق و متنوع است. این خود را در تخریب سنگ ها (هوازدگی بیولوژیکی)، در تشکیل سنگ های آلی: سنگ آهک، ذغال سنگ نارس، زغال سنگ قهوه ای و سخت، نفت، گاز، شیل نفت نشان می دهد. ذخایر مواد آلی انباشته شده در پوسته زمین بسیار زیاد است. آنها چندین برابر از مواد آلی زنده برتری دارند. سنگ معدن آهن و منگنز و فسفریت ها نیز می توانند منشا بیوژنیک داشته باشند. تشکیل آنها با فعالیت باکتری های خاص همراه است.

تنها تحت تأثیر موجودات زنده، خاک روی زمین شکل گرفت. خاک ها یک سازند بی اثر پیچیده در نظر گرفته می شوند که در فرآیند برهمکنش ماده زنده با ماده غیر زنده تشکیل می شود. اساس تشكيل خاك ها سنگ هاي خاك ساز كوهي هستند و عوامل اصلي تشكيل خاك را ميكروارگانيسم ها و گياهان و به ميزان كمتر جانوران خاك تشكيل مي دهند.

زیست کره (از یونانی bios - life، sphaira - کره)- پوسته سیاره زمین که در آن حیات وجود دارد. توسعه اصطلاح "زیست کره" با زمین شناس انگلیسی ادوارد سوسه و دانشمند روسی V.I. Vernadsky مرتبط است. بیوسفر به همراه لیتوسفر، هیدروسفر و جو، چهار پوسته اصلی زمین را تشکیل می دهند.

منشاء اصطلاح "زیست کره"

اصطلاح "زیست کره" برای اولین بار توسط ادوارد سوس زمین شناس در سال 1875 برای اشاره به فضای روی سطح زمین که در آن حیات وجود دارد ابداع شد. تعریف کامل تری از مفهوم "زیست کره" توسط V.I. Vernadsky ارائه شد. او اولین کسی بود که با در نظر گرفتن فعالیت حیاتی موجودات چه در حال و چه در گذشته، نقش غالب نیروی دگرگون کننده سیاره ما را به زندگی اختصاص داد. ژئوشیمی‌دان‌ها اصطلاح «زیست کره» را به عنوان مجموع موجودات زنده (زیست توده یا بیوتا» که زیست‌شناسان و بوم‌شناسان آن را می‌گویند) تعریف می‌کنند.

مرزهای زیست کره

هر قسمت از سیاره، از یخ های قطبی گرفته تا استوا، توسط موجودات زنده ساکن است. پیشرفت های اخیر در زمینه میکروبیولوژی نشان داده است که میکروارگانیسم ها در اعماق سطح زمین زندگی می کنند و شاید کل زیست توده آنها از زیست توده همه گیاهان و جانوران روی سطح زمین بیشتر باشد.

در حال حاضر، مرزهای واقعی بیوسفر را نمی توان اندازه گیری کرد. به طور معمول، بیشتر گونه های پرندگان در ارتفاعات بین 650 تا 1800 متر پرواز می کنند و ماهی ها تا عمق 8372 متری در گودال پورتوریکو پیدا شده اند. اما نمونه های افراطی تری از حیات روی این سیاره نیز وجود دارد. کرکس آفریقایی یا کرکس روپل در ارتفاعات بیش از 11000 متر دیده شده است، غازهای کوهی معمولاً به ارتفاعات حداقل 8300 متری مهاجرت می کنند، یاک های وحشی در مناطق کوهستانی تبت در ارتفاع حدود 3200 تا 5400 متری از دریا زندگی می کنند. سطح، و بزهای کوهی در ارتفاعات تا 3000 متر زندگی می کنند.

موجودات میکروسکوپی قادر به زندگی در شرایط شدیدتر هستند و اگر آنها را در نظر بگیریم، ضخامت بیوسفر بسیار بیشتر از آن چیزی است که تصور می کردیم. برخی از میکروارگانیسم ها در لایه های بالایی جو زمین در ارتفاع 41 کیلومتری کشف شده اند. بعید است که میکروب ها در ارتفاعاتی که دما و فشار هوا بسیار کم و تابش فرابنفش بسیار شدید است فعال باشند. به احتمال زیاد، آنها توسط باد یا فوران های آتشفشانی به اتمسفر فوقانی منتقل شده اند. همچنین، اشکال حیات تک سلولی در عمیق ترین قسمت سنگر ماریانا در عمق 11034 متری یافت شد.

علیرغم تمام مثال‌های فوق از افراط‌های حیات، به طور کلی لایه بیوسفر زمین آنقدر نازک است که می‌توان آن را با پوست یک سیب مقایسه کرد.

ساختار بیوسفر

زیست کره در یک ساختار سلسله مراتبی سازماندهی شده است که در آن ارگانیسم های منفرد جمعیت ها را تشکیل می دهند. چندین جمعیت متقابل یک بیوسنوز را تشکیل می دهند. جوامع موجودات زنده (بیوسنوز) که در زیستگاه های فیزیکی خاص (بیوتوپ) زندگی می کنند یک اکوسیستم را تشکیل می دهند. گروهی از جانوران، گیاهان و میکروارگانیسم ها هستند که با یکدیگر و با محیط اطراف خود به گونه ای در تعامل هستند که وجود آنها را تضمین می کند. بنابراین، اکوسیستم واحد عملکردی پایداری حیات روی زمین است.

خاستگاه بیوسفر

بیوسفر حدود 3.5-3.7 میلیارد سال است که وجود داشته است. اولین اشکال حیات پروکاریوت ها بودند - موجودات زنده تک سلولی که می توانستند بدون اکسیژن زندگی کنند. برخی از پروکاریوت ها فرآیند شیمیایی منحصر به فردی را ایجاد کرده اند که ما آن را به عنوان می شناسیم. آنها توانستند از نور خورشید برای تولید قند و اکسیژن ساده از آب و دی اکسید کربن استفاده کنند. این میکروارگانیسم‌های فتوسنتزی به قدری زیاد بودند که بیوسفر را به‌طور اساسی دگرگون کردند. در طی یک دوره زمانی طولانی، اتمسفر از مخلوطی از اکسیژن و گازهای دیگر تشکیل شد که می توانست حیات جدید را پشتیبانی کند.

افزودن اکسیژن به بیوسفر به شکل‌های پیچیده‌تر حیات به سرعت توسعه پیدا کرد. میلیون ها گیاه و حیوان مختلف ظاهر شدند که گیاهان و حیوانات دیگر را می خوردند. برای تجزیه حیوانات و گیاهان مرده تکامل یافته است.

به لطف این، زیست کره جهشی بزرگ در توسعه خود داشته است. بقایای تجزیه شده گیاهان و جانوران مرده مواد مغذی را در خاک و اقیانوس آزاد کردند که توسط گیاهان دوباره جذب شدند. این تبادل انرژی به بیوسفر اجازه داد تا به یک سیستم خود نگهدار و خود تنظیم شونده تبدیل شود.

نقش فتوسنتز در توسعه زندگی

زیست کره در نوع خود بی نظیر است. تاکنون هیچ حقیقت علمی وجود حیات در سایر نقاط جهان را تایید نکرده است. زندگی بر روی زمین به لطف خورشید وجود دارد. هنگامی که در معرض انرژی نور خورشید قرار می گیرید، فرآیندی به نام فتوسنتز اتفاق می افتد. در نتیجه فتوسنتز، گیاهان، برخی از انواع باکتری ها و تک یاخته ها، دی اکسید کربن را تحت تأثیر نور به اکسیژن و ترکیبات آلی مانند قند تبدیل می کنند. اکثریت قریب به اتفاق گونه های حیوانی، قارچی، گیاهی و باکتریایی به طور مستقیم یا غیرمستقیم به فتوسنتز وابسته هستند.

عوامل موثر بر بیوسفر

عوامل زیادی بر زیست کره و زندگی ما بر روی زمین تأثیر می گذارد. عوامل جهانی مانند فاصله زمین و خورشید وجود دارد. اگر سیاره ما نزدیکتر یا دورتر از خورشید بود، زمین برای پیدایش حیات بسیار گرم یا سرد می شد. زاویه میل محور زمین نیز عامل مهمی در آب و هوای سیاره است. فصول و تغییرات آب و هوایی فصلی نتایج مستقیم کج شدن زمین است.

عوامل محلی نیز تأثیر مهمی بر بیوسفر دارند. اگر به منطقه خاصی از زمین نگاه کنید، می توانید تأثیر آب و هوا، آب و هوای روزانه، فرسایش و خود زندگی را ببینید. این عوامل کوچک دائماً فضا را تغییر می دهند و موجودات زنده باید مطابق با تغییرات محیط خود واکنش نشان دهند. اگرچه مردم می توانند بیشتر محیط نزدیک خود را کنترل کنند، اما همچنان در برابر بلایای طبیعی آسیب پذیر هستند.

کوچکترین عوامل مؤثر بر ظاهر بیوسفر تغییراتی است که در سطح مولکولی رخ می دهد. واکنش های اکسیداسیون و کاهش می تواند ترکیب سنگ ها و مواد آلی را تغییر دهد. تخریب بیولوژیکی نیز وجود دارد. موجودات ریز مانند باکتری ها و قارچ ها قادر به پردازش مواد آلی و غیر آلی هستند.

ذخایر زیست کره

مردم نقش مهمی در حفظ تبادل انرژی بیوسفر دارند. متأسفانه تأثیر ما بر بیوسفر اغلب منفی است. به عنوان مثال، سطح اکسیژن در جو در حال کاهش است و سطح دی اکسید کربن به دلیل سوزاندن بیش از حد سوخت‌های فسیلی توسط مردم افزایش می‌یابد، و نشت نفت و تخلیه زباله‌های صنعتی به اقیانوس باعث آسیب‌های عظیمی به هیدروسفر می‌شود. آینده زیست کره به نحوه تعامل مردم با سایر موجودات زنده بستگی دارد.

در اوایل دهه 1970، سازمان ملل پروژه ای به نام انسان و بیوسفر (MAB) ایجاد کرد که توسعه پایدار و متوازن را ترویج می کرد. در حال حاضر صدها ذخایر زیست کره در سراسر جهان وجود دارد. اولین ذخیره گاه زیست کره در یانگامبی، جمهوری دموکراتیک کنگو تأسیس شد. یانگامبی در حوضه حاصلخیز رودخانه کنگو واقع شده است و حدود 32000 گونه درخت و جانور از جمله گونه‌های بومی مانند فیل جنگلی و خوک گوش‌دار را در خود جای داده است. ذخیره‌گاه زیست کره یانگامبی از فعالیت‌های مهمی مانند کشاورزی پایدار، شکار و استخراج حمایت می‌کند.

بیوسفرهای فرازمینی

تاکنون زیست کره در خارج از زمین کشف نشده است. بنابراین، وجود بیوسفرهای فرازمینی همچنان فرضی است. از یک طرف، بسیاری از دانشمندان بر این باورند که حیات در سیارات دیگر بعید است، و اگر در جایی وجود داشته باشد، به احتمال زیاد به شکل میکروارگانیسم ها است. از سوی دیگر، حتی در کهکشان ما - کهکشان راه شیری - می تواند مشابه های زیادی از زمین وجود داشته باشد. با توجه به محدودیت های فناوری ما، در حال حاضر مشخص نیست که چند درصد از این سیارات قادر به داشتن زیست کره هستند. همچنین غیرممکن است که احتمال ایجاد بیوسفرهای مصنوعی توسط انسان در آینده، به عنوان مثال، در مریخ را رد کنیم.

بیوسفر یک سیستم بسیار شکننده است که در آن هر موجود زنده یک حلقه مهم در زنجیره عظیمی از حیات است. باید بدانیم که انسان به عنوان باهوش ترین موجود روی کره زمین، مسئول حفظ معجزه حیات در سیاره ماست.

تعامل جمعیت ها ماهیت عملکرد سطح بعدی و بالاتر سازمان موجودات زنده - جامعه زیستی یا بیوسنوز را تعیین می کند. زیر بیوسنوزبه یک سیستم بیولوژیکی اطلاق می شود که مجموعه ای از جمعیت های گونه های مختلف است که در فضا و زمان همزیستی دارند. هدف مطالعه جوامع این است که دریابد چگونه موجودیت پایدار آنها حفظ می شود و تعاملات زیستی و شرایط محیطی چه تأثیری بر تغییرات جوامع دارند.

جامعه، اکوسیستم، بیوژئوسنوز، بیوسفر

جامعه (بیوسنوز) مجموعه ای از موجودات از گونه های مختلف است که برای مدت طولانی در یک فضای معین همزیستی دارند و نشان دهنده یک وحدت اکولوژیکی هستند. مانند یک جمعیت، یک جامعه دارای ویژگی‌ها (و شاخص‌های) مختص به خود است. ویژگی های جامعه ثبات (توانایی مقاومت در برابر تأثیرات خارجی)، بهره وری (توانایی تولید ماده زنده) است. شاخص های یک جامعه ویژگی های ترکیب آن (تنوع گونه ها، ساختار شبکه غذایی)، نسبت گروه های فردی از موجودات است. یکی از وظایف اصلی بوم شناسی، روشن کردن روابط بین ویژگی ها و ترکیب یک جامعه است که صرف نظر از اینکه چه گونه هایی در آن وجود دارد ظاهر می شود.

اکوسیستم یکی دیگر از مقوله های اکولوژیکی است. هر جامعه ای از موجودات زنده، همراه با زیستگاه فیزیکی آن، به عنوان یک کل واحد عمل می کند. نمونه ای از اکوسیستم، حوضچه ای است که شامل مجموعه ای از هیدروبیونت ها، خواص فیزیکی و ترکیب شیمیایی آب، ویژگی های توپوگرافی پایین، ترکیب و ساختار خاک، هوای جوی در تعامل با سطح آب و خورشید است. تابش - تشعشع. در اکوسیستم ها بین طبیعت زنده و بی جان تبادل انرژی و ماده دائمی وجود دارد. این مبادله پایدار است. عناصر طبیعت زنده و بی جان در تعامل دائمی هستند.

اکوسیستم یک مفهوم بسیار گسترده است و هم برای مجتمع های طبیعی (به عنوان مثال، تاندرا، اقیانوس) و هم برای مجتمع های مصنوعی (به عنوان مثال، یک آکواریوم) کاربرد دارد. بنابراین، برای تعیین یک اکوسیستم طبیعی ابتدایی در اکولوژی، از اصطلاح "biogeocenosis" استفاده می شود.

بیوژئوسنوز مجموعه ای از موجودات زنده (بیوسنوز) و محیط غیرزیست همراه با مساحت سطح زمین است که آنها را اشغال می کنند. مرز بیوژئوسنوز در امتداد مرز جامعه گیاهی (فیتوسنوز) ایجاد می شود - مهمترین جزء هر زیست ژئوسنوز. هر بیوژئوسنوز با نوع تبادل مواد و انرژی خاص خود مشخص می شود.

Biogeocenosis بخشی جدایی ناپذیر از چشم انداز طبیعی و یک واحد زیست-سرزمینی اولیه زیست کره است. اغلب، طبقه‌بندی اکوسیستم‌های طبیعی بر اساس ویژگی‌های اکولوژیکی زیستگاه‌ها، برجسته کردن جوامع سواحل یا قفسه‌های دریا، دریاچه‌ها یا برکه‌ها، دشت‌های سیلابی یا مراتع مرتفع، بیابان‌های صخره‌ای یا شنی، جنگل‌های کوهستانی، مصب رودخانه‌ها (دهانه رودخانه‌های بزرگ) است. همه اکوسیستم های طبیعی (بیوژئوسنوز) به هم پیوسته اند و با هم پوسته زنده زمین را تشکیل می دهند که می توان آن را بزرگترین اکوسیستم - زیست کره در نظر گرفت.

عملکرد اکوسیستم

انرژی در اکوسیستم هااکوسیستم مجموعه ای از موجودات زنده است که به طور مداوم انرژی، ماده و اطلاعات را با یکدیگر و با محیط مبادله می کنند. اجازه دهید ابتدا فرآیند تبادل انرژی را در نظر بگیریم. انرژی به عنوان توانایی تولید کار تعریف می شود. خواص انرژی با قوانین ترمودینامیک توصیف می شود.

قانون (قانون) اول ترمودینامیک یا قانون بقای انرژی بیان می کند که انرژی می تواند از شکلی به شکل دیگر تغییر کند، اما از بین نمی رود و دوباره ایجاد نمی شود. قانون دوم (قانون) ترمودینامیک یا قانون آنتروپی بیان می کند که در یک سیستم بسته آنتروپی فقط می تواند افزایش یابد. در رابطه با انرژی در اکوسیستم ها، فرمول زیر مناسب است: فرآیندهای مرتبط با تبدیل انرژی تنها در صورتی می توانند خود به خود اتفاق بیفتند که انرژی از شکل متمرکز به حالت پراکنده منتقل شود، یعنی تخریب شود.

اندازه گیری مقدار انرژی که برای استفاده از دسترس خارج می شود، یا در غیر این صورت، معیار تغییر ترتیبی که در حین تخریب انرژی رخ می دهد، آنتروپی است. هر چه ترتیب سیستم بالاتر باشد، آنتروپی آن کمتر است. بنابراین، هر سیستم زنده، از جمله یک اکوسیستم، فعالیت حیاتی خود را به لطف وجود بیش از حد انرژی آزاد (انرژی خورشید) در محیط حفظ می کند. ثانیاً، توانایی به دلیل طراحی اجزای آن، جذب و تمرکز این انرژی و در صورت استفاده، پخش آن در محیط. بنابراین، ابتدا جذب و سپس تمرکز انرژی با انتقال از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر، افزایش نظم و سازماندهی یک سیستم زنده را تضمین می کند، یعنی کاهش آنتروپی آن.

انرژی و بهره وری اکوسیستم ها.بنابراین، زندگی در یک اکوسیستم به دلیل عبور مداوم انرژی از ماده زنده که از یک سطح تغذیه‌ای به سطح دیگر منتقل می‌شود، حفظ می‌شود. در همان زمان، یک تبدیل دائمی انرژی از یک شکل به شکل دیگر وجود دارد. علاوه بر این، در هنگام تبدیل انرژی، بخشی از آن به صورت گرما از بین می رود. سپس این سوال مطرح می‌شود: اعضای جامعه سطوح مختلف تغذیه‌ای در اکوسیستم باید در چه روابط و نسبت‌های کمی بین خود باشند تا نیازهای انرژی خود را برآورده کنند؟

کل منبع انرژی در جرم ماده آلی - زیست توده متمرکز است، بنابراین شدت تشکیل و تخریب مواد آلی در هر سطح با عبور انرژی از اکوسیستم تعیین می شود (زیست توده همیشه می تواند در واحدهای انرژی بیان شود). سرعت تشکیل مواد آلی را بهره وری می گویند. بهره وری اولیه و ثانویه وجود دارد. در هر اکوسیستمی، زیست توده تشکیل می شود و از بین می رود، و این فرآیندها به طور کامل توسط زندگی سطح تغذیه ای پایین - تولید کنندگان تعیین می شود. همه موجودات دیگر فقط مواد آلی ایجاد شده توسط گیاهان را مصرف می کنند و بنابراین، بهره وری کلی اکوسیستم به آنها بستگی ندارد. نرخ بالای تولید زیست توده در اکوسیستم‌های طبیعی و مصنوعی مشاهده می‌شود که در آن عوامل غیرزیست مطلوب هستند، و به ویژه زمانی که انرژی اضافی از خارج تامین می‌شود، که هزینه‌های خود سیستم برای حفظ حیات را کاهش می‌دهد.

این انرژی اضافی می تواند به اشکال مختلف باشد: به عنوان مثال، در یک مزرعه کشت شده - به شکل انرژی سوخت فسیلی و کارهای انجام شده توسط انسان یا حیوانات. بنابراین، برای تأمین انرژی برای همه افراد یک جامعه از موجودات زنده در یک اکوسیستم، یک رابطه کمی خاص بین تولیدکنندگان، مصرف کنندگان در ردیف های مختلف، مواد زیان آور و تجزیه کننده ها ضروری است. با این حال، برای فعالیت حیاتی هر موجودی، و بنابراین سیستم به عنوان یک کل، انرژی به تنهایی کافی نیست؛ آنها باید اجزای معدنی مختلف، عناصر کمیاب و مواد آلی لازم برای ساخت مولکول‌های ماده زنده را دریافت کنند.

چرخه عناصر در یک اکوسیستم

اجزای لازم برای ساختن یک موجود زنده در ابتدا از کجا می آیند؟ آنها توسط همین تولیدکنندگان به زنجیره غذایی عرضه می شوند. آنها مواد معدنی معدنی و آب را از خاک، CO2 از هوا، و از گلوکز تشکیل شده در طول فتوسنتز استخراج می کنند، با کمک مواد مغذی، مولکول های آلی پیچیده را بیشتر می سازند - کربوهیدرات ها، پروتئین ها، لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک، ویتامین ها و غیره. برای اینکه عناصر لازم برای موجودات زنده در دسترس باشند، باید همیشه در دسترس باشند. در این رابطه قانون بقای ماده محقق می شود. فرمول بندی آن به این صورت راحت است: اتم ها در واکنش های شیمیایی هرگز ناپدید نمی شوند، تشکیل نمی شوند یا به یکدیگر تبدیل نمی شوند. آنها فقط مرتب می شوند تا مولکول ها و ترکیبات مختلف را تشکیل دهند (در همان زمان انرژی جذب یا آزاد می شود).

به همین دلیل، اتم ها را می توان در طیف گسترده ای از ترکیبات استفاده کرد و ذخایر آنها هرگز تمام نمی شود. این دقیقاً همان چیزی است که در اکوسیستم های طبیعی به شکل چرخه های عناصر اتفاق می افتد. در این مورد، دو چرخه متمایز می شود: بزرگ (زمین شناسی) و کوچک (زیست). چرخه آب یکی از بزرگ ترین فرآیندهای روی سطح کره زمین است. نقش عمده ای در پیوند چرخه های زمین شناسی و زیستی ایفا می کند. در زیست کره، آب، به طور مداوم از حالتی به حالت دیگر حرکت می کند، چرخه های کوچک و بزرگی ایجاد می کند. تبخیر آب از سطح اقیانوس، تراکم بخار آب در جو و بارش در سطح اقیانوس یک چرخه کوچک را تشکیل می دهند. اگر بخار آب توسط جریان های هوا به زمین منتقل شود، چرخه بسیار پیچیده تر می شود. در این حالت، بخشی از بارش تبخیر می‌شود و به جو باز می‌گردد، دیگری به رودخانه‌ها و مخازن تغذیه می‌کند، اما در نهایت توسط رودخانه و رواناب زیرزمینی دوباره به اقیانوس باز می‌گردد و در نتیجه چرخه بزرگ تکمیل می‌شود.

یکی از ویژگی‌های مهم چرخه آب این است که در تعامل با لیتوسفر، جو و ماده زنده، تمام بخش‌های هیدروسفر را به هم مرتبط می‌کند: اقیانوس، رودخانه‌ها، رطوبت خاک، آب‌های زیرزمینی و رطوبت اتمسفر. آب مهمترین جزء همه موجودات زنده است. آب های زیرزمینی با نفوذ به بافت گیاه در طول فرآیند تعرق، نمک های معدنی لازم برای زندگی خود گیاهان را وارد می کند. با خلاصه کردن قوانین عملکرد اکوسیستم، اجازه دهید یک بار دیگر مفاد اصلی آنها را فرموله کنیم: 1) اکوسیستم های طبیعی به دلیل انرژی خورشیدی رایگان وجود دارند که محیط را آلوده نمی کنند، مقدار آن بیش از حد و نسبتاً ثابت است.
2) انتقال انرژی و ماده از طریق اجتماع موجودات زنده در اکوسیستم در طول زنجیره غذایی اتفاق می افتد. همه گونه‌های موجودات زنده در یک اکوسیستم با توجه به عملکردهایی که در این زنجیره انجام می‌دهند به تولیدکنندگان، مصرف‌کنندگان، مواد زیان‌آور و تجزیه‌کننده تقسیم می‌شوند - این ساختار زیستی جامعه است. نسبت کمی تعداد موجودات زنده بین سطوح تغذیه ای نشان دهنده ساختار تغذیه ای جامعه است که میزان عبور انرژی و ماده از طریق جامعه را تعیین می کند، یعنی بهره وری اکوسیستم. 3) اکوسیستم های طبیعی به دلیل ساختار زیستی خود، وضعیت پایدار خود را به طور نامحدود حفظ می کنند، بدون اینکه دچار کاهش منابع و آلودگی توسط زباله های خود شوند. به دست آوردن منابع و خلاص شدن از شر زباله در چرخه همه عناصر رخ می دهد.

تاثیر انسان بر اکوسیستم

تأثیر انسان بر محیط طبیعی بسته به هدف مطالعه این موضوع از جنبه های مختلفی قابل بررسی است. از دیدگاه اکولوژیکی، توجه به تأثیر انسان بر سیستم های اکولوژیکی از نقطه نظر انطباق یا تضاد اعمال انسان با قوانین عینی عملکرد اکوسیستم های طبیعی، جالب توجه است. بر اساس دیدگاه زیست کره به عنوان یک اکوسیستم جهانی، همه تنوع فعالیت های انسانی در زیست کره منجر به تغییراتی در موارد زیر می شود: ترکیب زیست کره، چرخه ها و تعادل مواد تشکیل دهنده آن؛ تعادل انرژی زیست کره؛ موجودات زنده جهت و گستردگی این تغییرات به گونه ای است که خود انسان نام یک بحران اکولوژیک را بر آن نهاده است.

بحران زیست محیطی مدرن با تظاهرات زیر مشخص می شود: تغییر تدریجی در آب و هوای سیاره به دلیل تغییر در تعادل گازهای موجود در جو، عمومی و محلی (بر روی قطب ها، مناطق جداگانه زمین)؛ تخریب صفحه ازن بیوسفر؛ آلودگی. اقیانوس جهانی با فلزات سنگین، ترکیبات آلی پیچیده، فرآورده های نفتی، مواد رادیواکتیو، اشباع آب ها با دی اکسید کربن، اختلال گازی در ارتباطات اکولوژیکی طبیعی بین اقیانوس و آب های خشکی در نتیجه ساخت سد بر روی رودخانه ها، منجر به تغییرات رواناب جامد، مسیرهای تخم ریزی و غیره آلودگی اتمسفر با تشکیل رسوب اسیدی، مواد بسیار سمی در نتیجه واکنش های شیمیایی و فتوشیمیایی؛ آلودگی آب های خشکی از جمله آب رودخانه ها که برای تامین آب آشامیدنی استفاده می شود، با مواد بسیار سمی از جمله دیوکسین ها، فلزات سنگین، فنل ها، بیابان زایی سیاره زمین؛ تخریب لایه خاک؛ کاهش مساحت زمین های حاصلخیز؛ مناسب برای کشاورزی؛ آلودگی رادیواکتیو مناطق خاص به دلیل دفع زباله های رادیواکتیو، حوادث انسان ساز و غیره. انباشت زباله های خانگی و زباله های صنعتی در سطح زمین، به ویژه پلاستیک های عملاً تجزیه ناپذیر؛ کاهش مساحت جنگل های استوایی و شمال، منجر به عدم تعادل گازهای جوی، از جمله کاهش غلظت اکسیژن در سیاره زمین می شود. اتمسفر؛ آلودگی فضای زیرزمینی، از جمله آب‌های زیرزمینی، که آن‌ها را برای تامین آب نامناسب می‌سازد و حیات کم مطالعه‌شده در لیتوسفر را تهدید می‌کند؛ ناپدید شدن گسترده و سریع بهمن گونه گونه‌های مواد زنده؛ وخامت محیط زندگی در مناطق پرجمعیت. به ویژه مناطق شهری، کاهش عمومی و کمبود منابع طبیعی برای توسعه بشریت، تغییر در اندازه، نقش انرژی و بیوژئوشیمیایی موجودات، سازماندهی مجدد زنجیره های غذایی، تولید مثل انبوه گونه های منفرد موجودات، اختلال در سلسله مراتب اکوسیستم ها، افزایش یکنواختی سیستمی در این سیاره