Видови заедници на организми (екосистем, биогеоценоза, биосфера). Поставување на цели на главните биолошки системи: организам, популација, заедница и биосфера Улогата на човечкиот фактор во развојот на биосферата

Горниот слој на литосферата и во почвената покривка. Со други зборови, биосферата е единствен динамичен систем на површината на Земјата, создаден и регулиран од животот. Биосферата е живеалиште на живите организми.

Биосферата, како специфична обвивка на земјата, го обединува долниот дел од воздушната обвивка (атмосферата) - таканаречената тропосфера, каде што може да постои активен живот до висина од 10-15 km; целата водена обвивка (хидросфера), во која животот продира до најголеми длабочини кои надминуваат 11 km; горниот дел од цврстата обвивка (литосфера) е атмосферската кора, обично со дебелина од 30 - 60 m, а понекогаш и 100 - 200 m или повеќе. (Кора на временски услови е збир на геолошки наслаги формирани од производите на распаѓање и истекување на карпите од различен состав, кој останува на местото на неговото потекло или се движи на кратко растојание, но не ја губи врската со „матичната“ карпа.) Надвор од атмосферската кора, животот може да се открие само во некои случаи. Така, микроорганизми се пронајдени во водите што содржат нафта на длабочина од повеќе од 4500 m. Ако ја вклучиме биосферата и, во која е можно постоење на зачетоци на организми во мирување, тогаш вертикално ќе достигне 25 - 40 км. Специјални стапици инсталирани на ракети открија присуство на микроорганизми на надморска височина до 85 километри.

Животните процеси влијаат не само на областите каде што се јавува активен живот, туку и на горните слоеви на литосферата - стратосферата, чиј минералошки и елементарен состав е формиран од геолошкото минато. Дебелината на стратосферата, според В.И. Вернадски, е 5 - 6 км. Стратосферата е создадена главно од организми, вода и кои ги обработуваат и преместуваат седиментните карпи откако ќе се издигнат над водата.

Постојат области во биосферата каде што е невозможен активен живот. Така, во горните слоеви на тропосферата, како и во најстудените и најтоплите региони на земјината топка, организмите можат да постојат само во состојба на мирување. Севкупноста на овие региони на биосферата се нарекува парабиосфера. Сепак, дури и во оние области на биосферата каде што организмите можат да постојат во активна состојба, животот е нерамномерно распореден.
„Континуиран слој од жива материја“, како што го нарече В.И. Вернадски, ја зафаќа водената колона и се протега во тесен појас помеѓу тропосферата, вклучувајќи ја почвата и подземјето со растителни корени, габи, микроорганизми и почвени животни кои се наоѓаат во нив, и приземниот дел од тропосферата каде што се наоѓаат надземните делови од растенијата и се пренесува најголемиот дел од нивниот полен, спори и семиња. Овој „континуиран слој на жива материја“ се нарекува фитосфера (или фитогеосфера), бидејќи растенијата се главните единици за складирање на енергија во него. Дебелината на фитосферата е голема само во океаните, каде што е нешто повисока од 11 km, а на копно се мери во метри или десетици метри и само во одредени, мали региони се зголемува на 100 - 150 m. во литосферата и хидросферата, како и на границата со тропосферата, организмите го спроведуваат целиот циклус на развој, додека во самата тропосфера живите суштества можат да останат само привремено, бидејќи тука не можат да се размножуваат.

Кои се главните карактеристики на биосферата како обвивка на Земјата?

Првиот знак: хемискиот состав создаден од виталната активност на живите организми.

Вториот знак: присуство на течна вода во значителни количини.

Трет знак: моќен проток на енергија од Сонцето.

Четвртиот знак: присуство на интерфејс помеѓу супстанциите во течна, цврста и гасовита состојба. Присуството на слободен кислород е исто така многу важно за модерната биосфера.

Вернадски го сметаше животот, вкупната активност на сите организми на Земјата, за најмоќниот геохемиски фактор што ја трансформира површината на Земјата, енергетски фактор од планетарен размер и значење, за кој напиша: „Што и да се состојат феномените на животот. , енергијата што ја ослободуваат тамошните организми е во нејзиниот главен дел, а можеби и целосно, зрачната енергија на Сонцето. Преку организмите ги регулира хемиските манифестации на земјината кора“. В.И. Вернадски ја сфати биосферата како сите оние слоеви на земјината кора кои во текот на геолошката историја биле под влијание на активноста на организмите. И не е случајно што В.И. Вернадски го отвора своето дело „Есеи за геохемија“ (1934) со поглавјето „Наука на дваесеттиот век“: само во 20 век. беа формирани идеи за геосферите на земјата, структурата на атомите на хемиските елементи, цикличните или органогените елементи и механизмите на геохемиските трансформации. Ова му овозможи на научникот да тврди: „Вртлогот на атоми што влегуваат и излегуваат од жив организам е воспоставен од одредена организација на животната средина, геолошки определен механизам на планетата - биосферата“.

ЗА ПОГЛАВЈЕТО

1. Вовед

2. Аналитички дел

2.1. Структура на биосферата ..................................................... .......................................... 4

2.2. Еволуција на биосферата ................................................ ................................... 6

2.3. Природните ресурси и нивното користење ..................................................... ..................... 8

2.4. Стабилност на биосферата ..................................................... ......................... 10

2.5. Биопродуктивноста на екосистемите................................................ .... ............. 12

2.6. Биосферата и човекот. Ноосфера ................................................ ............ 15

2.7. Улогата на човечкиот фактор во развојот на биосферата................................... 16

2.8. Еколошки проблеми на биосферата ..................................................... ...................... ....

2.9. Зачувување на природата и перспективи за рационално управување со животната средина.......................................... .......................................................... ................................................... 17

3. Заклучок

ВОВЕД

Во буквален превод, терминот „биосфера“ значи сфера на животот и во оваа смисла првпат е воведен во науката во 1875 година од австрискиот геолог и палеонтолог Едуард Сус (1831 – 1914). Сепак, долго пред ова, под други имиња, особено „простор на животот“, „слика на природата“, „жива обвивка на Земјата“ итн., неговата содржина ја разгледуваа многу други натуралисти.

Првично, сите овие термини значеа само севкупноста на живите организми кои живеат на нашата планета, иако понекогаш беше посочена нивната поврзаност со географските, геолошките и космичките процеси, но во исто време, вниманието беше прилично привлечено кон зависноста на живата природа од силите. и супстанции од неорганска природа. Дури и самиот автор на терминот „биосфера“, Е. Сус, во својата книга „Лицето на Земјата“, објавена речиси триесет години по воведувањето на терминот (1909), не го забележал обратниот ефект на биосферата и го дефинираше како „збир на организми ограничени во просторот и времето и кои живеат на површината на Земјата“.

Првиот биолог кој јасно укажа на огромната улога на живите организми во формирањето на земјината кора беше J.B. Lamarck (1744 - 1829). Тој нагласи дека сите супстанции кои се наоѓаат на површината на земјината топка и ја формираат нејзината кора настанале поради активноста на живите организми.

Биосферата (во модерна смисла) е еден вид обвивка на Земјата која ја содржи целата целина на живи организми и оној дел од супстанцијата на планетата што е во континуирана размена со овие организми.

Биосферата го покрива долниот дел од атмосферата, хидросферата и горниот дел од литосферата.

Сите живи организми кои ја населуваат нашата планета не постојат сами по себе, тие зависат од околината и го искусуваат нејзиното влијание. Ова е прецизно координиран комплекс на многу фактори на животната средина, а адаптацијата на живите организми кон нив ја одредува можноста за постоење на сите видови на форми на организми и најразновидните формирање на нивниот живот.

Живата природа е комплексно организиран, хиерархиски систем. Постојат неколку нивоа на организација на живата материја.

1.Молекуларна. Секој жив систем се манифестира на ниво на интеракција на биолошки макромолекули: нуклеински киселини, полисахариди и други важни органски супстанции.

2. Мобилни.Клетката е структурна и функционална единица на репродукција и развој на сите живи организми кои живеат на Земјата. Не постојат неклеточни форми на живот, а постоењето на вируси само го потврдува ова правило, бидејќи тие можат да ги покажат својствата на живите системи само во клетките.

3. Органски.Организмот е составен едноклеточен или повеќеклеточен жив систем способен за независно постоење. Повеќеклеточен организам се формира од збирка ткива и органи специјализирани за извршување на различни функции.

4. Популација-видови.Вид се подразбира како збир на индивидуи кои се слични по структурна и функционална организација, имаат ист кариотип и единствено потекло и заземаат одредено живеалиште, слободно се вкрстуваат меѓу себе и даваат плодни потомци, кои се карактеризираат со слично однесување и одредени односи со други видови и фактори од нежива природа.

Збир на организми од ист вид, обединети со заедничко живеалиште, создава популација како систем на надорганистички ред. Во овој систем се вршат наједноставните, елементарни еволутивни трансформации.

5. Биогеоценотично.Биогеоценозата е заедница, збир на организми од различни видови и различна сложеност на организацијата со сите фактори на нивното специфично живеалиште - компоненти на атмосферата, хидросферата и литосферата.

6. Биосфера.Биосферата е највисокото ниво на организација на животот на нашата планета. Содржи жива материја - севкупност на сите живи организми, нежива или инертна материја и биоинертна материја (почва).

АНАЛИТИЧКИ ДЕЛ.

1. Структура на биосферата.

Биосферата вклучува: жива материја, формирана од збирка на организми; хранлива состојка, кој се создава во процесот на витална активност на организмите (атмосферски гасови, јаглен, нафта, тресет, варовник итн.); инертна материја, која се формира без учество на живи организми; биоинертна супстанција, што е заеднички резултат на виталната активност на организмите и небиолошките процеси (на пример, почвата).

Инертна материја на биосферата.

Границите на биосферата се одредени од фактори на животната средина кои го оневозможуваат постоењето на живи организми. Горната граница минува на надморска височина од приближно 20 km од површината на планетата и е ограничена со слој на озон, кој го блокира живото-уништувачкото ултравиолетово зрачење со кратка бранова должина на Сонцето. Така, живите организми можат да постојат во тропосферата и долната стратосфера. Во хидросферата на земјината кора, организмите продираат низ целата длабочина на Светскиот океан - до 10-11 км. Во литосферата, животот се наоѓа на длабочина од 3,5-7,5 km, што се одредува според температурата на внатрешноста на земјата и состојбата на пенетрација на течна вода.

Атмосфера.

Доминантни елементи на хемискиот состав на атмосферата: N 2 (78%), O 2 (21%), CO 2 (0,03%). Состојбата на атмосферата има големо влијание врз физичките, хемиските и биолошките процеси на површината на Земјата и во водната средина. За биолошките процеси најважни се: кислородот, кој се користи за дишење и минерализација на мртвите органски материи, јаглерод диоксидот, вклучен во фотосинтезата и озонот, кој ја штити површината на земјата од тврдото ултравиолетово зрачење. Азот, јаглерод диоксид и водена пареа се формирале главно поради вулканската активност, а кислородот како резултат на фотосинтезата.

Хидросфера.

Доминантни елементи на хемискиот состав на хидросферата: Na +, Mg 2+, Ca 2+, Cl -, S, C. Водата е најважната компонента на биосферата и еден од неопходните фактори за постоење на живи организми. . Нејзиниот главен дел (95%) се наоѓа во Светскиот океан, кој зафаќа околу 70% од површината на земјината топка и содржи 1300 милиони km 3. Површинските води (езера, реки) опфаќаат само 0,182 милиони km 3, а количината на вода во живите организми е само 0,001 милиони km 3. Глечерите содржат значителни резерви на вода (24 милиони km 3). Од големо значење имаат гасовите растворени во вода: кислород и јаглерод диоксид. Нивната количина варира во голема мера во зависност од температурата и присуството на живи организми. Во водата има 60 пати повеќе јаглерод диоксид отколку во атмосферата. Хидросферата е формирана во врска со развојот на литосферата, која во текот на геолошката историја на Земјата ослободувала големи количини на водена пареа.

Литосфера.

Доминантните елементи на хемискиот состав на хидросферата: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Најголемиот дел од организмите кои живеат во литосферата се наоѓаат во слојот на почвата, чија длабочина не надминува неколку метри. Почвата вклучува минерали настанати при уништување на карпите, а органски материи - отпадни производи на организмите.

Живи организми (жива материја).

Иако границите на биосферата се прилично тесни, живите организми во нив се распределени многу нерамномерно. На големи надморски височини и во длабочините на хидросферата и литосферата, организмите се релативно ретки. Животот е концентриран главно на површината на Земјата, во почвата и во блискиот површински слој на океанот. Вкупната маса на живите организми се проценува на 2,43x10 12 тони.Биомасата на организмите кои живеат на копно е 99,2% претставена со зелени растенија и 0,8% од животни и микроорганизми. Спротивно на тоа, во океанот, растенијата учествуваат со 6,3%, а животните и микроорганизмите сочинуваат 93,7% од вкупната биомаса. Животот е фокусиран главно на копно. Вкупната биомаса на океанот е само 0,03x10 12 тони, или 0,13% од биомасата на сите суштества кои живеат на Земјата.

Важен модел е забележан во дистрибуцијата на живите организми по составот на видовите. Од вкупниот број видови, 21% се растенија, но нивниот придонес во вкупната биомаса е 99%. Меѓу животните, 96% од видовите се безрбетници, а само 4% се 'рбетници, од кои една десетина се цицачи. Масата на живата материја е само 0,01-0,02% од инертната материја на биосферата, но таа игра водечка улога во геохемиските процеси. Организмите добиваат материи и енергија неопходни за метаболизмот од околината. Ограничени количини жива материја повторно се создаваат, трансформираат и се распаѓаат. Секоја година, благодарение на виталната активност на растенијата и животните, се репродуцира околу 10% од биомасата.

2. Еволуција на биосферата.

Сите компоненти на биосферата тесно комуницираат едни со други, формирајќи интегрален, сложено организиран систем, развивајќи се според сопствените внатрешни закони и под влијание на надворешните сили, вклучувајќи ги и космичките (сончево зрачење, гравитациони сили, магнетни полиња на Сонцето, Месечината и другите небесни тела)

Според современите идеи, развојот на безживотна геосфера, т.е. школка формирана од супстанцијата на Земјата се случила во раните фази на постоењето на нашата планета, пред милијарди години. Промените во изгледот на Земјата беа поврзани со геолошките процеси што се случуваат во земјината кора, на површината и во длабоките слоеви на планетата и се манифестираа во вулкански ерупции, земјотреси, движења на кората и градење на планини. Ваквите процеси сè уште се случуваат на безживотните планети на Сончевиот систем и нивните сателити - Марс, Венера и Месечината.

Со појавата на животот (саморазвивачки стабилни форми), најпрвин бавно и слабо, потоа сè побрзо и позначајно, почна да се манифестира влијанието на живата материја врз геолошките процеси на Земјата.

Активноста на живата материја, која навлезе во сите агли на планетата, доведе до појава на нова формација - биосферата - тесно меѓусебно поврзан унифициран систем на геолошки и биолошки тела и процеси на трансформација на енергијата и материјата. Обемот на трансформациите извршени од живата материја достигна планетарни размери, значително менувајќи го изгледот и еволуцијата на Земјата.

Така, на пример, како резултат на процесот на фотосинтеза - активноста на зелените растенија, се формираше современиот гасен состав на атмосферата, во него се појави кислород. За возврат, активноста на фотосинтезата е значително под влијание на концентрацијата на јаглерод диоксид во атмосферата, присуството на влага и топлина.

Почвата е целосно резултат на активноста на живата материја во инертна (нежива) средина. Одлучувачка улога во овој процес има климата, топографијата, активноста на микроорганизмите и растенијата и матичните карпи. Биосферата, која се појави и формираше пред 1-2 милијарди години (првите откриени остатоци од живи организми датираат од ова време), е во постојана динамична рамнотежа и развој.

Во биосферата, како и во секој екосистем, постои воден циклус, планетарни движења на воздушните маси, како и биолошки циклус, кој се карактеризира со капацитет - број на хемиски елементи кои истовремено се дел од живата материја во даден екосистем, и брзина - количината на жива материја формирана и разградена во единица време. Како резултат на тоа, на Земјата се одржува голем геолошки циклус на супстанции, каде што секој елемент се карактеризира со сопствена стапка на миграција во големи и мали циклуси. Брзините на сите циклуси на поединечни елементи во биосферата се тесно поврзани едни со други.

Циклусите на енергија и материја воспоставени во текот на многу милиони години во биосферата се самоодржливи на глобално ниво, иако локалните промени во структурата и карактеристиките на поединечните екосистеми (биогеоценози) кои ја сочинуваат биосферата можат да бидат значајни.

Дури и во раните фази на еволуцијата, живата материја се шири низ безживотните простори на планетата, окупирајќи ги сите места потенцијално достапни за живот, менувајќи ги и претворајќи ги во живеалишта. И веќе во античко време, различни форми на живот и видови растенија, животни, микроорганизми и габи ја окупираа целата планета. Живата органска материја може да се најде во длабочините на океанот и на врвовите на највисоките планини и во вечните снегови на поларните региони и во топлите води на изворите во вулканските региони.

Вернадски ја нарече оваа способност да се дистрибуира жива материја „сеприсутност на животот“.

Еволуцијата на биосферата го следеше патот на комплицирање на структурата на биолошките заедници, множење на бројот на видови и подобрување на нивната приспособливост. Еволутивниот процес беше проследен со зголемување на ефикасноста на конверзија на енергијата и материјата од страна на биолошките системи: организми, популации, заедници.

Врвот на еволуцијата на животот на Земјата бил човекот, кој како биолошки вид, врз основа на бројни промени, стекнал не само свест (совршена форма на прикажување на околниот свет), туку и способност да прави и користи алатки во својата животот.

Преку алатките на трудот, човештвото почна да создава практично вештачка средина за своето живеалиште (населби, домови, облека, храна, автомобили и многу повеќе). Оттогаш, еволуцијата на биосферата влезе во нова фаза, каде што човечкиот фактор стана моќна природна движечка сила.

Природните ресурси и нивното користење.

Биолошките, вклучително и храната, ресурси на планетата ги одредуваат можностите за човечки живот на Земјата, а минералните и енергетските ресурси служат како основа за материјалното производство на човечкото општество. Меѓу природните ресурси на планетата има исцрпливИ неисцрпнаресурси.

Неисцрпни ресурси.

Неисцрпните ресурси се поделени на простор, клима и вода. Ова е енергијата на сончевото зрачење, морските бранови и ветерот. Земајќи ја предвид огромната маса на воздух и вода на планетата, атмосферскиот воздух и вода се сметаат за неисцрпни. Изборот е релативен. На пример, свежата вода веќе може да се смета за конечен ресурс, бидејќи се појави акутен недостиг на вода во многу региони на светот. Можеме да зборуваме за нерамномерноста на неговата дистрибуција и неможноста да се користи поради загадувањето. Атмосферскиот кислород исто така конвенционално се смета за неисцрпен ресурс.

Современите еколошки научници веруваат дека со сегашното ниво на технологија за користење на атмосферскиот воздух и вода, овие ресурси може да се сметаат за неисцрпни само кога се развиваат и спроведуваат големи програми насочени кон враќање на нивниот квалитет.

Исцрпливи ресурси.

Исцрпливите ресурси се поделени на обновливи и необновливи.

Обновливите ресурси вклучуваат флора и фауна и плодност на почвата. Меѓу обновливите природни ресурси, шумите играат главна улога во животот на човекот. Шумата не е од мало значење како географски и еколошки фактор. Шумите ја спречуваат ерозијата на почвата и ги задржуваат површинските води, т.е. служат како акумулатори на влага и помагаат во одржување на нивото на подземните води. Шумите се дом на животни од материјална и естетска вредност за луѓето: копитари, крзнени животни и дивеч. Во нашата земја, шумите заземаат околу 30% од вкупната површина и се едни од природните ресурси.

Необновливите ресурси вклучуваат минерали. Нивната употреба од страна на луѓето започна во неолитската ера. Првите метали кои нашле употреба биле природното злато и бакарот. Тие беа во можност да извлечат руди што содржат бакар, калај, сребро и олово веќе 4000 п.н.е. Во моментов, човекот во сферата на својата индустриска активност го внесе доминантниот дел од познатите минерални суровини. Ако во зората на цивилизацијата некое лице користело само околу 20 хемиски елементи за своите потреби, на почетокот на 20 век - околу 60, но сега повеќе од 100 - речиси целиот периодичен систем. Годишно се ископуваат околу 100 милијарди тони руда, гориво и минерални ѓубрива (извлечени од геосферата), што доведува до исцрпување на овие ресурси. Од утробата на земјата се извлекуваат се повеќе различни руди, јаглен, нафта и гас. Во современи услови, значителен дел од површината на Земјата е изоран или претставува целосно или делумно обработени пасишта за домашни животни. Развојот на индустријата и земјоделството бараше големи површини за изградба на градови, индустриски претпријатија, развој на минерални суровини и изградба на комуникации. Така, до денес, околу 20% од земјата е трансформирана од луѓето.

Значајни површини од површината на земјиштето се исклучени од човековата економска активност поради акумулацијата на индустриски отпад на неа и неможноста за користење области каде што се ископуваат рударски и минерални суровини.

Човекот отсекогаш ја користел животната средина главно како извор на ресурси, меѓутоа, за многу долго време, неговите активности немале забележливо влијание врз биосферата. Само на крајот на минатиот век, промените во биосферата под влијание на економската активност го привлекоа вниманието на научниците. Овие промени се зголемуваат и моментално влијаат на човечката цивилизација. Настојувајќи да ги подобри своите услови за живот, човештвото постојано го зголемува темпото на материјално производство, без да размислува за последиците. Со овој пристап, најголемиот дел од ресурсите земени од природата и се враќаат во форма на отпад, често токсичен или несоодветен за отстранување. Ова претставува закана и за постоењето на биосферата и за самиот човек.

4. Стабилност на биосферата.

Каква е стабилноста на биосферата, односно нејзината способност да се врати во првобитната состојба по какви било вознемирувачки влијанија? Многу е голем. Биосферата постои околу 3,8 милијарди години (Сонцето и планетите се околу 4,6 милијарди) и за тоа време нејзината еволуција не е прекината: ова произлегува од фактот дека сите живи организми, од вируси до луѓе, имаат ист генетски код напишан во молекула на ДНК, а нивните протеини се изградени од 20 аминокиселини, исти кај сите организми. И колку и да беа големи вознемирувачките влијанија, а некои од нив може да се класифицираат како глобални катастрофи што доведоа до исчезнување на многу видови, секогаш имало внатрешни резерви во биосферата за реставрација и развој.

Само во последните 570 милиони години имало шест големи катастрофи. Како резултат на една од нив, бројот на семејства на морски животни се намали за повеќе од 40%. Најголемата катастрофа на границата на Пермскиот и Тријасскиот период (пред 240 милиони години) доведе до исчезнување на околу 70% од видовите, а катастрофата на границата на периодот на креда и терциер (пред 67 милиони години) доведе до истребување на речиси половина од видовите (тогаш изумреа и диносаурусите).

Причините за ваквите катаклизми може да бидат различни: климатско ладење, големи вулкански ерупции со екстензивни излевања на лава, повлекувања на океаните, удари на големи метеорити - биотата сè уште се развива, се прилагодува на околината и истовремено врши моќно трансформативно влијание врз второто. Формирањето на атмосферски кислород и зголемувањето на неговата концентрација, патем, исто така се покажа како катастрофално за некои видови - тие изумреа, додека во исто време развојот на други се забрза. Содржината на јаглерод диоксид во атмосферата соодветно се намали. Јаглеродот почнал да се акумулира во биотата и остатоците (мртви органски материи: отпадоци од лисја, сушени дрвја, тресет, јаглен, масло) и да се претвора во јаглен, нафта и гас. Во океаните, дебели морски наслаги на карбонати (варовник, креда, мермер) и силикати беа формирани од лушпите и скелетите на морските организми. Заврзаните железни руди, кои ги сочинуваат главните индустриски резерви на железо, вклучувајќи ги и резервите на магнетната аномалија Курск, се формирани пред околу 2 милијарди години под влијание на кислородот ослободен од фотосинтетичките бактерии (само откако кислородот почна да се акумулира во атмосферата ). Во создавањето на наоѓалишта на други минерали учествувале голем број организми кои акумулираат одредени елементи.

Биота помина низ огромен еволутивен пат од наједноставните организми до животните и растенијата и достигна разновидност на видовите, кои истражувачите ја проценуваат на 2-10 милиони видови животни, растенија и микроорганизми, од кои секоја зазема своја еколошка ниша.

Состојбата на биотата се одредува главно од физичко-хемиските карактеристики на околината. Збирот на просечни долгорочни карактеристики на атмосферата, хидросферата и копнената клима го нарекуваме. Главната климатска карактеристика - температурата на површината на Земјата - се промени релативно малку во текот на еволуцијата на биотата (со сегашната вредност на просечната глобална температура 288 0 K (скалата Келвин брои степени од апсолутна нула, 288 0 = 15 0) се менува , земајќи ги предвид ледените доба, не надминуваше 10-20 0).

Иако физичките и хемиските процеси во животната средина имаат одредено влијание врз состојбата на екосистемите и биосферата како целина, спротивното влијание на биотата врз животната средина е исто така силно. Покрај тоа, тоа влијае и на позитивните и на негативните повратни информации, така што неговиот развој понекогаш се забрзува, а понекогаш и забавува.

Но, овој циклус не е затворен, не е стационарен, како што покажуваат геолошките податоци и теоретските модели кои содржат CO 2 во атмосферата (и поврзаната содржина на O 2) во текот на изминатите 570 милиони години постојано флуктуирале, а количината на CO 2 секој пат се намали или зголеми неколку пати еднаш. Во некои случаи тоа придонесе за развој на биотата, додека во други се мешаше.

Бавниот геохемиски циклус исто така не е затворен: CO 2 влегува во атмосферата преку вулканите и се троши на атмосферски карпи и формирање на биота. Дел од атмосферскиот јаглерод се депонира и закопува долго време, создавајќи резерви на фосилни горива, а ослободениот кислород влегува во атмосферата. Како резултат на тоа, повеќе од 4 милијарди години, концентрацијата на CO 2 во атмосферата се намали за 100 - 1000 пати (поради слабеењето на вулканизмот, како резултат на потрошувачката на радиоактивни елементи во цревата на Земјата), што негативно засегнатата исхрана на растенијата. Во исто време, акумулацијата на кислород во атмосферата нагло го забрза развојот на биотата, но не беше од корист за најанаеробните (без кислород) организми, како резултат на чија витална активност се појави кислород. Тие беа речиси целосно заменети со новопојавени аеробни организми.

Големото влијание на биотата врз животната средина доведе некои истражувачи да заклучат дека биотата може да одржува услови во околината кои се поволни за нејзиниот живот. Но, оваа хипотеза е во спротивност со голем број фактори (масовно истребување, исчезнување на милијарди видови), како и со Дарвиновата теорија за еволуција. Биотата не одржувала еколошки услови оптимални за живите организми, така што многу организми и видови не можеле да ги преживеат промените во географските и климатските услови. Постојат проценки дека неколку милијарди видови исчезнале за време на постоењето на биосферата, додека неколку милиони сега постојат. Но, организмите кои успеале да ги преживеат променливите услови доведоа до појава на нови видови. Приспособувањето кон променливите услови на животната средина создаде бројни и адаптирани видови, односно ја поттикна еволуцијата, како што првпат покажа Дарвин. Ако претпоставката беше точна дека биотата што постои во одреден момент може да ги одржува еколошките параметри во нивните оптимални граници, тогаш климата и богатата вегетација од периодот на јаглеродот сега би можеле да постојат, но еволуцијата на биотата би престанала.

Постојат докази дека појавата на луѓето како вид била олеснета од тешките еколошки услови во кои живееле нашите предци. Кога научил да одржува поволни услови за своето постоење, неговата еволуција како биолошки вид престанала, заменета со еволуцијата на општеството.

Значи, во процесот на развој на биотата имаше периоди на одржлив развој и периоди на катастрофи.

Биопродуктивност на екосистемите.

Стапката со која производителите на екосистемите ја фиксираат сончевата енергија во хемиските врски на синтетизираната органска материја одредува продуктивностазаедници. Органската маса што ја создаваат растенијата по единица време се нарекува примарното производство на заедницата. Производите се изразуваат квантитативно во влажна или сува маса на растенија или во енергетски единици - еквивалентен број на џули.

Бруто примарно производство- количината на супстанција создадена од растенијата по единица време при дадена брзина на фотосинтеза. Дел од ова производство оди на одржување на виталната активност на самите растенија (трошење на дишење). Овој дел може да биде доста голем, тој се движи од 40 до 70% од бруто производството. Преостанатиот дел од создадената органска маса го карактеризира нето-примарното производство, што претставува количина на раст на растенијата, енергетска резерва за потрошувачите и разградувачите. Се обработува во синџири на исхрана, се користи за надополнување на масата на хетеротрофни организми. Зголемувањето на масата на потрошувачи по единица време е секундарни производи на заедницата. Се пресметува посебно за секое трофичко ниво, бидејќи Зголемувањето на масата на секој од нив се јавува поради енергијата што доаѓа од претходната. Хетеротрофите, кои се вклучени во трофичните синџири, на крајот живеат од нето примарното производство на заедницата. Во различни екосистеми тие го консумираат до различна комплетност. Доколку стапката на примарно производство во синџирите на исхрана заостанува зад стапката на раст на растенијата, тоа доведува до постепено зголемување на вкупната биомаса на производителите. Биомасата се подразбира како вкупна маса на организми во дадена група или целата заедница како целина.Биомасата често се изразува во еквивалентни енергетски единици.

Недоволното искористување на производите за отпадоци во синџирите на распаѓање резултира со акумулација на органска материја, што се случува, на пример, кога мочуриштата стануваат тресетски, а плитките водни тела се обраснати. Биомасата на заедница со избалансиран циклус на супстанции останува релативно константна, бидејќи Речиси целото примарно производство се троши за исхрана и репродукција.

Најважниот практичен резултат од енергетскиот пристап кон проучувањето на екосистемите беше спроведувањето на истражувањата во рамките на Меѓународната биолошка програма, спроведена од научници од целиот свет од 1969 година со цел да се проучи потенцијалната биолошка продуктивност на Земјата.

Глобалната дистрибуција на примарните биолошки производи е крајно нерамномерна. Најголемиот апсолутен пораст на животот на растенијата достигнува просечно 25 g на ден во многу поволни услови. На големи површини, продуктивноста не надминува 0,1 g/m (жешки пустини и поларни пустини). Вкупното годишно производство на сува органска материја на Земјата е 150-200 милијарди тони. Околу една третина од него е формирана во океаните, околу две третини на копно. Речиси целото нето примарно производство на Земјата служи за поддршка на животот на сите хетеротрофни организми. Енергијата што е недоволно искористена од потрошувачите се складира во нивните тела, органски седименти на водни тела и почвен хумос.

Ефикасноста на врзувањето на сончевото зрачење со вегетацијата се намалува со недостаток на топлина и влага, со неповолни физичко-хемиски својства на почвата итн. Продуктивноста на вегетацијата се менува не само за време на преминот од една климатска зона во друга, туку и во секоја зона.

За петте континенти во светот, просечната продуктивност варира релативно малку. Исклучок е Јужна Америка, во повеќето од кои условите за развој на вегетацијата се многу поволни.

Исхраната на луѓето се обезбедува главно од земјоделски култури, кои зафаќаат приближно 10% од површината (околу 1,4 милијарди хектари). Вкупниот годишен пораст на култивираните растенија е околу 16% од вкупната продуктивност на земјиштето, од кои најголем дел е во шумите. Приближно 1/2 од жетвата оди директно за исхрана на луѓето, остатокот се користи за исхрана на домашни животни, се користи во индустријата и се губи во отпад. Вкупно, луѓето трошат околу 0,2% од примарното производство на Земјата.

Растителната храна е енергетски поевтина за луѓето од животинската храна. Земјоделските области, со рационална употреба и дистрибуција на производи, би можеле да поддржат приближно двојно повеќе од сегашната популација на Земјата. Но, ова бара многу труд и капитални инвестиции. Особено е тешко да се обезбеди населението со секундарни производи. Исхраната на една личност треба да содржи најмалку 30 g протеини дневно. Ресурсите што се достапни на Земјата, вклучувајќи ги сточарските производи и резултатите од риболовот на копно и во океанот, можат годишно да обезбедат околу 50% од потребите на современото население на Земјата. Така, поголемиот дел од светската популација е во состојба на гладување со протеини, а значителен дел од луѓето страдаат и од општа неухранетост.

Така, зголемувањето на биопродуктивноста на екосистемите, а особено на секундарните производи, е еден од главните предизвици со кои се соочува човештвото.

6. Биосфера и човек. Ноосфера.

Вернадски, анализирајќи ја геолошката историја на Земјата, тврди дека има транзиција на биосферата во нова состојба - во ноосферата под влијание на нова геолошка сила, научната мисла на човештвото. Сепак, во делата на Вернадски нема целосно и доследно толкување на суштината на материјалната ноосфера како трансформирана биосфера. Во некои случаи пишувал за ноосферата во идно време (уште не е пристигната), во други во сегашноста (влегуваме во неа), а понекогаш формирањето на ноосферата го поврзувал со појавата на хомо сапиенс или со појавата на индустриското производство. Треба да се напомене дека кога, како минералог, Вернадски пишувал за геолошката активност на човекот, тој сè уште не ги користел концептите „ноосфера“, па дури и „биосфера“. Тој најдетално пишуваше за формирањето на ноосферата на Земјата во неговото недовршено дело „Научната мисла како планетарен феномен“, но главно од гледна точка на историјата на науката.

Значи, што е ноосферата: утопија или вистинска стратегија за преживување? Делата на Вернадски овозможуваат посуштински да се одговори на поставеното прашање, бидејќи тие укажуваат на голем број специфични услови неопходни за формирање и постоење на ноосферата. Ги наведуваме овие услови:

1. човечко населување на целата планета;

2. драматична трансформација во средствата за комуникација и размена меѓу земјите;

3. зајакнување на врските, вклучително и политичките, меѓу сите земји на Земјата;

4. почеток на доминација на геолошката улога на човекот над другите геолошки процеси што се случуваат во биосферата;

5. проширување на границите на биосферата и пристап до вселената;

6. откривање на нови извори на енергија;

7. еднаквост на луѓето од сите раси и религии;

8. зголемување на улогата на народот во решавањето на прашањата од надворешната и внатрешната политика;

9. слобода на научната мисла и научното истражување од притисокот на религиозните, филозофските и политичките конструкции и создавањето во државниот систем услови поволни за слободната научна мисла;

10. добро осмислен систем на јавно образование и зголемување на благосостојбата на работниците. Создавање вистинска можност за спречување на неухранетост и глад, сиромаштија и значително намалување на болестите;

11. разумна трансформација на примарната природа на Земјата со цел таа да биде способна да ги задоволи сите материјални, естетски и духовни потреби на бројно зголеменото население;

12.исклучување на војните од животот на општеството.

7. Улогата на човечкиот фактор во развојот на биосферата.

Централната тема на доктрината за ноосферата е единството на биосферата и човештвото. Вернадски во своите дела ги открива корените на ова единство, важноста на организацијата на биосферата во развојот на човештвото. Ова ни овозможува да го разбереме местото и улогата на историскиот развој на човештвото во еволуцијата на биосферата, моделите на нејзината транзиција кон ноосферата.

Една од клучните идеи во основата на теоријата за ноосферата на Вернадски е дека човекот не е самодоволно живо суштество, живее одвоено според сопствените закони, тој коегзистира во природата и е дел од неа. Ова единство се должи пред се на функционалниот континуитет на околината и човекот, што Вернадски се обиде да го покаже како биогеохемичар. Самото човештво е природен феномен и природно е што влијанието на биосферата влијае не само на животната средина, туку и на начинот на размислување.

Но, не само што природата има влијание врз луѓето, туку има и повратни информации. Покрај тоа, тоа не е површно, како одраз на физичкото влијание на човекот врз животната средина, тоа е многу подлабоко. Ова се докажува со фактот дека планетарните геолошки сили неодамна станаа значително поактивни. „...ги гледаме геолошките сили околу нас сè појасно во акција. Тоа се совпадна, едвај случајно, со навлегувањето во научната свест на убедувањето за геолошкото значење на хомо сапиенсот, со идентификацијата на нова состојба на биосферата - ноосферата - и е една од формите на нејзиното изразување. Тоа е, се разбира, првенствено поврзано со разјаснувањето на природната научна работа и мисла во биосферата, каде што живата материја ја игра главната улога. Благодарение на ова, процесот на еволуција се пренесува на полето на минералите. Почвата, водата и воздухот драматично се менуваат. Односно, самата еволуција на видовите се претвори во геолошки процес, бидејќи во процесот на еволуција се појави нова геолошка сила. Вернадски напиша: „Еволуцијата на видовите преминува во еволуцијата на биосферата“.

Вернадски ја виде неизбежноста на ноосферата, подготвена и од еволуцијата на биосферата и од историскиот развој на човештвото. Од гледна точка на ноосферскиот пристап, современите болни точки во развојот на светската цивилизација се гледаат поинаку. Варварскиот однос кон биосферата, заканата од глобална еколошка катастрофа, производството на средства за масовно уништување - сето тоа треба да има минливо значење. Прашањето за радикално свртување кон потеклото на животот, кон организацијата на биосферата во современи услови треба да звучи како аларм, повик за размислување и дејствување во биосферата - планетарен аспект.

Еколошки проблеми на биосферата.

Еколошки проблеми на биосферата се ефектот на стаклена градина, осиромашувањето на озонската обвивка, масовното уништување на шумите, што го нарушува процесот на циклус на кислород и јаглерод во биосферата, отпадот од производството, земјоделството, производството на енергија (хидроелектраните предизвикуваат штета на природата и луѓето - поплавување на огромни површини за акумулации, непремостливи пречки на миграциските патишта на анадромните и полуанадромните риби кои се издигнуваат до мрестење во горниот тек на реките, има стагнација на вода, забавување на протокот, што влијае на животот на сите живи суштества кои живеат во реката и во близина на реката; локалното зголемување на водата влијае на почвата на акумулацијата, што доведува до поплави, мочуришта, ерозија на крајбрежјето и лизгање на земјиштето; постои опасност од брани во области со висока сеизмичност). Сето ова води до глобална еколошка криза и бара итна транзиција кон рационално управување со животната средина.

Зачувување на природата и изгледи за рационално управување со животната средина.

Рационалното користење на природните ресурси е единствениот излез од ситуацијата.

Општата цел на управувањето со природните ресурси е да се изнајдат најдобри или оптимални начини за искористување на природните и вештачките (на пример, земјоделските) екосистеми. Експлоатацијата се однесува на бербата и влијанието на одредени видови стопанска активност врз условите на постоење на биогеоценози.

Решавањето на проблемот со создавање на оптимален систем за управување со природни ресурси е значително комплицирано од присуството на не еден, туку многу критериуми за оптимизација. Тие вклучуваат: добивање максимален принос, намалување на трошоците за производство, зачувување на природните пејзажи, одржување на разновидноста на видовите на заедниците, обезбедување чиста животна средина, одржување на нормалното функционирање на екосистемите и нивните комплекси.

Заштитата на животната средина и обновувањето на природните ресурси треба да вклучуваат:

Рационална стратегија за контрола на штетници, знаење и усогласеност со агротехничките практики, дозирање на минерални ѓубрива, добро познавање на еколошките агроценози и процесите што се случуваат во нив, како и на нивните граници со природните системи;

Подобрување на технологијата и екстракција на природни ресурси;

Максимално целосно и сеопфатно извлекување на сите корисни компоненти од наоѓалиштето;

Мелиорација на земјиште по користење на наслаги;

Економична и без отпад употреба на суровини во производството;

Длабоко чистење и технологии за користење на производниот отпад;

Рециклирање на материјали откако производите веќе не се користат;

Употреба на технологии кои овозможуваат екстракција на дисперзирани минерали;

Употреба на природни и фосилни замени за дефицитарните минерални соединенија;

Затворени производни циклуси (развој и примена);

Примена на технологии за заштеда на енергија;

Развој и користење на нови еколошки извори на енергија.

Општо земено, целите за заштита на животната средина и обновување на природните ресурси треба да вклучуваат:

Локален и глобален логички мониторинг, т.е. мерење и контрола на состојбата на најважните карактеристики на животната средина, концентрацијата на штетни материи во атмосферата, водата, почвата;

Обнова и зачувување на шумите од пожари, штетници, болести;

Проширување и зголемување на бројот на резерви, зони на референтни екосистеми, единствени природни комплекси;

Заштита и одгледување на ретки видови растенија и животни;

Широка едукација и еколошка едукација на населението;

Меѓународна соработка за заштита на животната средина.

Ваквата активна работа во сите области на човековата активност за формирање на став кон природата, развој на рационално користење на природните ресурси и еколошки технологии на иднината ќе може да ги реши еколошките проблеми на денешницата и да продолжи кон хармонична соработка со природата. .

Во денешно време, односот на потрошувачите кон природата, повлекувањето на нејзините ресурси без преземање мерки за нивно обновување, стануваат минато. Проблемот на рационално користење на природните ресурси и заштитата на природата од деструктивните последици на човековата економска активност добива национално значење.

Зачувувањето на природата и рационалното управување со животната средина е комплексен проблем, а неговото решение зависи и од доследно спроведување на владините мерки насочени кон зачувување на екосистемите и од проширување на научните знаења, што е исплатливо и профитабилно за општеството да го финансира самостојно. благосостојба.

За штетните материи во атмосферата законски се утврдени максимално дозволени концентрации кои не предизвикуваат забележителни последици за луѓето. Со цел да се спречи загадувањето на воздухот, развиени се мерки за да се обезбеди правилно согорување на горивото, премин кон гасифицирано централно греење и поставување на капацитети за третман на индустриските претпријатија. Покрај заштитата на воздухот од загадување, капацитетите за третман ви овозможуваат да заштедите суровини и да вратите многу вредни производи во производството. На пример, зафаќањето на сулфур од ослободените гасови овозможува да се зголеми производството на сулфурна киселина; зафаќањето на цемент го заштедува производството еднакво на продуктивноста на неколку фабрики. Во топилниците за алуминиум, поставувањето филтри на цевките го спречува ослободувањето на флуор во атмосферата. Покрај изградбата на капацитети за третман, во тек е потрага по технологија во која создавањето на отпад би се минимизирало. Истата цел се служи со подобрување на дизајнот на автомобилите и префрлување на други видови гориво (течен гас, етил алкохол), чие согорување произведува помалку штетни материи. Се развива автомобил со електромотор за движење во градот. Од големо значење е правилната поставеност на градот и зелените површини. Дрвјата го чистат воздухот од течни и цврсти честички (аеросоли) суспендирани во него и апсорбираат штетни гасови. На пример, сулфур диоксидот добро се апсорбира од топола, липа, јавор, див костен, феноли - од јоргованот, црницата и бозелот.

Домашните и индустриските отпадни води се подложени на механички, физички и биолошки третман. Биолошкиот третман вклучува уништување на растворени органски материи од микроорганизми. Водата се пренесува низ специјални резервоари кои содржат само таканаречена активна тиња, која вклучува микроорганизми кои оксидираат феноли, масни киселини, алкохоли, јаглеводороди итн.

Третманот на отпадните води не ги решава сите проблеми. Затоа, се повеќе претпријатија се префрлаат на нова технологија - затворен циклус, во кој прочистената вода повторно се внесува во производство. Новите технолошки процеси овозможуваат да се намали количината на вода потребна за индустриски цели за десетици пати.

Заштитата на подземјето се состои првенствено во спречување на непродуктивното трошење на органски ресурси при нивно интегрирано користење. На пример, многу јаглен се губи во подземните пожари, а запаливиот гас гори при пламите на нафтените полиња. Развојот на технологијата за сложено екстракција на метали од руди овозможува да се добијат дополнителни вредни елементи како што се титаниум, кобалт, волфрам, молибден итн.

За да се зголеми продуктивноста на земјоделството, од големо значење е правилната земјоделска технологија и спроведувањето на посебни мерки за заштита на почвата. На пример, борбата против клисурите успешно се спроведува со садење растенија - дрвја, грмушки, треви. Растенијата ги штитат почвите од миење и ја намалуваат брзината на протокот на вода. Одгледувањето на клисурите овозможува нивно користење за економски цели. Сеење аморфа увезена од Америка, која има моќен корен систем, не само што ефикасно го спречува губењето на почвата: самата фабрика произведува грав со висока вредност на добиточната храна. Разновидноста на насадите и културите покрај клисурата придонесува за формирање на постојани биоценози. Птиците се населуваат во грмушките, што не е од мала важност за контрола на штетници. Заштитните шумски насади во степите ја спречуваат водената и ветерната ерозија на полињата. Развојот на биолошки методи за контрола на штетници овозможува да се намали употребата на пестициди во земјоделството. Во моментов, 2.000 видови растенија, 236 видови цицачи и 287 видови птици имаат потреба од заштита. Меѓународната унија за зачувување на природата воспостави посебна Црвена книга, која дава информации за загрозените видови и дава препораки за нивно зачувување. Многу загрозени животински видови сега го повратија својот број. Ова се однесува на елен, сајга, егрет и ајдер.

Зачувувањето на флората и фауната е олеснето со организација на природни резервати и светилишта. Покрај заштитата на ретките и загрозени видови, резервите служат како основа за припитомување на диви животни со вредни економски својства. Природните резервати се исто така центри за преселување на животните кои исчезнале во областа и помагаат во збогатување на локалната фауна. Северноамериканскиот мошус успешно се вкорени во Русија, обезбедувајќи вредно крзно. Во суровите услови на Арктикот успешно се размножува мошусниот вол увезен од Канада и Алјаска. Обновен е бројот на дабари, кои речиси исчезнаа на почетокот на векот.

Слични примери се многубројни. Тие покажуваат дека грижата за природата, заснована на длабоко познавање на биологијата на растенијата и животните, не само што ја зачувува, туку дава и значаен економски ефект.

Многу луѓе веруваат дека природата треба да се заштити само поради нејзините реални или потенцијални придобивки за луѓето, пристап наречен антропоцентричен (човечко-центричен) поглед на светот. Некои луѓе се придржуваат до биоцентричен светоглед и се убедени дека не е достоен за човекот да го забрза исчезнувањето на кој било вид, бидејќи човекот не е поважен од другите видови на земјата. „Човекот нема супериорност над другите видови, зашто сè е суета од суети“, веруваат тие. Други заземаат екоцентричен (центар-екосистем) став и веруваат дека се оправдани само оние активности кои се насочени кон одржување на системите за одржување на животот на земјата.

ЗАКЛУЧОК.

Така, гледаме дека се присутни сите тие специфични знаци, сите или речиси сите услови што ги посочи В.И. Вернадски за да ја разликува ноосферата од претходно постоечките состојби на биосферата. Процесот на неговото формирање е постепен и веројатно никогаш нема да биде можно точно да се означи годината, па дури и деценијата од која транзицијата на биосферата во ноосферата може да се смета за завршена. Се разбира, мислењата за ова прашање може да се разликуваат. Ф.Т. Јаншина пишува: „Учењето на академик В.И. Вернадски за транзицијата на биосферата во ноосферата не е утопија, туку вистинска стратегија за опстанок и постигнување разумна иднина за целото човештво“. Мислењето на R.K. Balandin е нешто поинакво: „Биосферата не се движи кон повисоко ниво на сложеност, совршенство, туку е поедноставена, загадена, деградирана (невидена стапка на исчезнување на видовите, уништување на шумски зони, страшна ерозија на земјиштето...) Се движи на пониско ниво, т.е. во него најактивната трансформативна и регулирачка сила станува техно-супстанција, збир на технички системи преку кои човекот - главно неволно - ја менува целата област на животот. Самиот Вернадски, забележувајќи ги непожелните, деструктивни последици од човечкото управување на Земјата, ги сметаше за некакви трошоци. Тој веруваше во човечкиот ум, хуманизмот на научната активност, триумфот на добрината и убавината. Некои работи ги предвидел брилијантно, но можеби погрешил за другите. Ноосферата треба да се прифати како симбол на верата, како идеал за разумна човечка интервенција во процесите на биосферата под влијание на научните достигнувања. Мора да веруваме во него, да се надеваме на неговото доаѓање и да преземеме соодветни мерки.

БИБЛИОГРАФИЈА:

1. Чернова Н.М., Билова А.М., Екологија. Учебник за педагошки институти, М., Просвешчение, 1988;

2. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Екологија, М., Издавачка куќа Бустард, 1995;

3. Општа биологија. Референтни материјали, Составен од В.В.Захаров, М., Издавачка куќа Бустард, 1995 година.

4. „Вернадски В.И.: За основната материјална и енергетска разлика помеѓу живите и инертните тела на биосферата.“ // „Владимир Вернадски: Биографија. Избрани дела. Мемоари на современици. Пресуди на потомците“. Комп. Г.П.Аксенов. - М.: Современник, 1993 година.

5. В.И. Вернадски „Рефлексии на натуралист. - Научната мисла како планетарен феномен“. М., Наука, 1977 година. „Проучување на животните феномени и новата физика“, 1931 година; Биогеохемиски есеи. М.-Л., издавачка куќа на Академијата на науките на СССР, 1940 година

6. Саб. Уметност „Биосфера“. „Неколку зборови за ноосферата“ М., Мисл, 1967 година.

7. „В.И. Вернадски. Материјали за биографијата“ М., издавачка куќа „Млада гарда“, 1988 година.

8. Лапо А.В. „Траги од минатите биосфери“. - Москва, 1979 година.

Концептот на биосферата. Биосфера е животната обвивка која вклучува растенија, животни и микроорганизми. Во одредена смисла, луѓето како биолошки вид и почвата како производ на активноста на живите организми може да се класифицираат како биосфера.

Терминот „биосфера“ првпат го користел Е. Сус (австриски геолог) во 1875 година, а доктрината за биосферата била создадена дури на почетокот на 20 век од делата на В.И. Вернадски.

Во моментов, терминот „биосфера“ се толкува на два начина: во широка смисла – биосферата се поистоветува со географската обвивка (со единствена разлика што географската обвивка е постара од биосферата); во потесна смисла, биосферата е филм, „грут живот“ и се смета паралелно со другите обвивки на Земјата.

Горната граница на биосферата се смета за озонската обвивка, која се наоѓа на надморска височина од 25-27 km (ова е висината на која сè уште може да се најдат некои спори и бактерии). Долната граница на биосферата минува во литосферата на длабочина од 3-5 km (каде што се јавуваат органогени карпи и може да постојат бактерии). Овие граници се одредени за биосферата, сфатени во широка смисла.

Најголема концентрација на живот се наоѓа во релативно тесни граници, во контактната зона на три медиуми: вода, воздух и земја (почва). Повеќето

Хидросферата, долниот дел од тропосферата и почвата се населени. Овој тенок хоризонт со најголема концентрација на жива материја се нарекува биострома (насловна во живо).

Се верува дека потеклото на животот се случило пред приближно 3 милијарди години (на крајот на Архејот) во плитки водни тела, од кои животот се проширил до океанот, а дури потоа до копното (во отсуство на озонски екран, вода беше добар во блокирањето на штетното ултравиолетово зрачење). За време на периодот на настанување на животот, климата на Земјата била топла и влажна.

Животот долго време бил „лоциран“ во географската обвивка на точки, т.е. биосферата беше слабо развиена и многу дисконтинуирана. Во текот на геолошката историја, разновидноста на живите организми се зголеми, нивната организација стана посложена и нивната вкупна маса се зголеми. Развојот на животот беше нерамномерен. Некои видови преживеале од Архејот до денес (на пример, сино-зелени алги), развојот на други линии доведе до појава на сложени форми на живот (примати, луѓе), развојот на други заврши со нивно истребување ( диносауруси, мамути, итн.).

Во текот на историјата на биосферата имало околу 500 милиони видови, но моментално има само околу 2 милиони видови.

Широката дистрибуција на живи организми на Земјата беше помогната од нивната способност да се прилагодат на широк спектар на услови на животната средина и нивната висока способност за репродукција. Така, микроорганизмите биле пронајдени во исландските гејзери на температура од +93 ° C, па дури и во вечни мразови почви на многу ниски температури. Спорите на некои бактерии остануваат одржливи на температури од +100 o C и под -200 o C. Потомците на една од бактериите, под соодветни поволни услови, би можеле да го наполнат целиот Светски океан за 5 дена, а детелината би можела да ја покрие целата површина на Земјата за 11 години.

Во моментов, во составот на биосферата доминираат животни - има околу 1,7 милиони видови. На Земјата има околу 400 илјади видови растенија, но масата на растителни материи е многу пати поголема од масата на животните. Растенијата сочинуваат речиси 97% од вкупната биомаса на Земјата и само 3% - масата на животни и микроорганизми. Огромното мнозинство на биомаса е концентрирано на копно; ја надминува биомасата на океанот за 1000 пати. Разновидноста на видовите во океанот е многу посиромашна.

Вегетацијата на копно формира речиси континуирана покривка - фитосферата. Растителната маса се состои од надземни (стебла со гранки, лисја, игли; грмушки, тревни и мовлишаи) и подземни (корени на растенијата). На пример, за мешана шума растителната маса е речиси 400 t/ha, од кои надземниот дел изнесува околу 300 t/ha, а подземниот дел отпаѓа на 100 t/ha. На копно, биомасата генерално се зголемува од половите до екваторот, а бројот на растителни и животински видови се зголемува во иста насока. Во тундра, биомасата е приближно 12 t/ha, во тајгата - околу 320 t/ha, во мешани и листопадни шуми - 400 t/ha, во степите се намалува на 25 t/ha, а во пустините дури и до 12 t/ha, во саваните повторно се зголемува до 100 t/ha или повеќе, во тропските шуми достигнува максимум 500 t/ha. Најмал број на растителни и животински видови има во арктичките пустини и тундри, најголем во екваторијалните шуми.

Растенијата на копно содржат повеќе од 99% од целата копнена биомаса, додека животните и микроорганизмите содржат само помалку од 1%. Во океанот, овој однос е обратен: растенијата сочинуваат повеќе од 6%, а животните и микроорганизмите сочинуваат околу 94%. Вкупната биомаса на океанот е само 0,13% од биомасата на целата биосфера, иако океанот зафаќа површина еднаква на 71%. Така, отворениот океан во суштина е водна пустина.

Да ги погледнеме подетално компонентите на биосферата и нивната улога во географската обвивка на Земјата.

Микроорганизми (микроби) е најмалиот од формите на живот и сеопфатен. Микробите биле откриени во 17 век. А. Левенгук. Се разликуваат следниве групи на микроби:

а) по структура: едноклеточни организми (алги, габи, едноклеточни протозои) - тие имаат релативно голема клетка од сложен тип (еукариоти); бактериите се структурно поедноставни организми (прокариоти);

б) според хемиските карактеристики (извор на енергија за биохемиски процеси): фотосинтетички микроорганизми - ја користат енергијата на зрачењето на Сонцето како извор на енергија и го претвораат јаглеродниот диоксид во органски јаглерод (примарни производители); хетеротрофни микроорганизми - добиваат енергија со разградување на органски јаглеродни молекули (молекуларни предатори); фотосинтетичките и хетеротрофните микроорганизми играат огромна улога во географската обвивка: тие го одржуваат јаглеродот достапен на Земјата во постојано движење;

в) за употреба на кислород: аеробни - консумираат кислород; анаеробни - не консумирајте кислород.

Бројот на видови на микроорганизми е огромен, а тие се распространети насекаде на Земјата. Тие разградуваат органска материја, асимилираат атмосферски азот итн.

Растенија - едно од кралствата на органскиот свет. Нивната главна разлика од другите живи организми е способноста да создаваат органски материи од неоргански, поради што се наречени автотрофи . Во исто време, зелените растенија вршат фотосинтеза - процес на претворање на сончевата енергија во органска материја. Растенијата се главниот примарен извор на храна и енергија за сите други форми на живот на Земјата.

Растенијата се извор на кислород на Земјата (екваторијалните шуми се нарекуваат „бели дробови“ на нашата планета). Растенијата се сметаат за примарни производители - производители. Растенијата го хранат целото човештво и во крајна линија се извори на енергија и суровини. Растенијата ја штитат почвата од ерозија, го регулираат истекувањето и составот на гасови во атмосферата.

Во моментов се познати речиси 400 илјади видови растенија, кои се поделени на пониски и повисоки. Од средината на 20 век. Од растителното царство се издвојува независно кралство - печурките, кои претходно биле класифицирани како пониски.

Од 40 илјади растителни видови на Земјата, 25 илјади видови се ангиосперми (цветни растенија). Најбогатата флора на Земјата е флората на тропските предели.

Животни - организми кои сочинуваат едно од царствата на органскиот свет. Животните се хетеротрофи , т.е. се хранат со готови органски соединенија. Речиси сите животни се активно мобилни. На Земјата има повеќе од 1,7 милиони видови животни, од кои најголем број видови се инсекти (околу 1 милион)

Животните создаваат секундарни производи, влијаат на вегетациската покривка, почвата и ја уништуваат и минерализира органската материја. Животните, како и растенијата, играат огромна улога во животот на човекот.

Во одредена смисла, почвата може да биде и компонента на биосферата. Почвата - горниот лабав плоден слој на земјината кора во кој се распоредени корените на растенијата. Почвата е сложена формација која се состои од два главни дела: минерални (уништени карпи) и органски (хумус). Почвите го покриваат најголемиот дел од површината на Земјата со тенок слој - од 0 до 2 m.

Важно својство на почвата е нејзината плодност, т.е. способноста на почвата да произведува растенија. Почвата е основа за раст на растенијата и живеалиште на голем број живи суштества. Почвите го регулираат водениот баланс и влијаат на формирањето на пејзажот. Познатиот руски почвен научник В.В. Докучаев ги нарече почвите „огледало на пејзажот“.

Почвите се акумулираат и ја претвораат сончевата енергија. Почвата е основа на земјоделското производство.

Биолошкиот (мал) циклус постојано се случува во биосферата. Интеракцијата на живите организми со атмосферата, хидросферата и литосферата се случува преку биолошкиот циклус на супстанции и енергија.

Биолошкиот циклус се состои од два процеса:

– формирање на жива материја од нежива материја поради сончевата енергија;

– разградување и трансформација на органската материја во прост минерал (инертен).

Првиот процес е поврзан со фотосинтезата, спроведена од зелените растенија на копно и во океанот (вода). Во зелениот лист на растението, поради сончевата светлина со учество на хлорофил, органска материја се формира од јаглерод диоксид и вода и се ослободува слободен кислород. Покрај тоа, растенијата со нивниот корен систем апсорбираат растворливи минерални материи од почвата: азот, калиум, калциум, сулфур, фосфорни соли - а исто така ги претвораат овие супстанции во органски.

Распаѓањето на органската материја се случува главно под влијание на микроорганизми. Микроорганизмите користат органска материја за своите животни процеси и иако дел од неа оди за формирање на нова органска материја (телото на микроорганизмот), значителен дел од органската материја се минерализира, т.е. органската материја се разградува до наједноставните соединенија.

Создавањето и уништувањето на органската материја се спротивни, но неразделни процеси. Отсуството на еден од нив неизбежно ќе доведе до изумирање на животот. Модерниот живот постои на Земјата благодарение на биолошкиот циклус.

Благодарение на биолошкиот циклус, живите организми влијаат на сите обвивки на Земјата. Така, речиси целиот кислород во атмосферата на Земјата е од биогенско потекло. Ако процесот на фотосинтеза престане, слободниот кислород брзо ќе исчезне.

Голема е и улогата на живите суштества во хидросферата. Организмите постојано консумираат и излачуваат вода. Особено е интензивен процесот на транспирација (испарување на водата од растенијата). Составот на гас и сол на океанските води се одредува и од активноста на живите организми. Копнените води исто така стануваат хемиски активни главно под влијание на живите организми.

Влијанието на живите организми врз литосферата е особено длабоко и разновидно. Се манифестира во уништување на карпите (биолошки атмосферски влијанија), во формирање на органогени карпи: варовник, тресет, кафеав и тврд јаглен, нафта, гас, нафтени шкрилци. Резервите на органска материја акумулирана во земјината кора се огромни. Тие се многу пати супериорни во однос на живата органска материја. Рудите и фосфоритите од железо и манган, исто така, можат да бидат од биогенско потекло. Нивното формирање е поврзано со активноста на специјални бактерии.

Само под влијание на живите организми се формирале почви на Земјата. Почвите се сметаат за сложена био-инертна формација, која се формира во процесот на интеракција на живата материја со неживата материја. Основа за формирање на почвите се планинските почвени карпи, а главни фактори за формирање на почвата се микроорганизмите и растенијата, а во помала мера и почвените животни.

Биосфера (од грчки биос - живот, сфаира - сфера)- лушпата на планетата Земја во која е присутен живот. Развојот на терминот „биосфера“ е поврзан со англискиот геолог Едуард Сусе и рускиот научник В.И. Вернадски. Биосферата, заедно со литосферата, хидросферата и атмосферата, ги формираат четирите главни обвивки на Земјата.

Потекло на терминот „биосфера“

Терминот „биосфера“ првпат бил измислен од геологот Едуард Сус во 1875 година за да се однесува на просторот на површината на Земјата каде што постои живот. Поцелосна дефиниција на концептот „биосфера“ беше предложена од В.И. Вернадски. Тој беше првиот што му ја додели на животот доминантната улога на трансформативната сила на нашата планета, земајќи ја предвид виталната активност на организмите и во сегашноста и во минатото. Геохемичарите го дефинираат поимот „биосфера“ како вкупен збир на живи организми („биомаса“ или „биота“ како што го нарекуваат биолозите и еколозите).

Границите на биосферата

Секој дел од планетата, од поларните ледени капи до екваторот, е населен со живи организми. Неодамнешниот напредок во областа на микробиологијата покажа дека микроорганизмите живеат длабоко под површината на земјата и можеби нивната вкупна биомаса ја надминува биомасата на целата флора и фауна на површината на Земјата.

Во моментов, вистинските граници на биосферата не можат да се измерат. Обично, повеќето видови птици летаат на надморска височина помеѓу 650 и 1.800 метри, а рибите се пронајдени на длабочина од 8.372 метри во Порторико Ров. Но, постојат и поекстремни примери на живот на планетата. Африканскиот мршојадец или Рипеловиот мршојадец е виден на надморска височина од над 11.000 метри, планинските гуски обично мигрираат на надморска височина од најмалку 8.300 метри, дивите јакови живеат во планинските региони на Тибет на надморска височина од околу 3.200 - 5.400 метри. ниво, а планинските кози живеат на надморска височина до 3000 метри.

Микроскопските организми се способни да живеат во поекстремни услови, а ако ги земеме предвид, дебелината на биосферата е многу поголема отколку што замислувавме. Некои микроорганизми се откриени во горните слоеви на земјината атмосфера на надморска височина од 41 km. Малку е веројатно дека микробите се активни на височини каде температурата и воздушниот притисок се екстремно ниски, а ултравиолетовото зрачење е многу интензивно. Најверојатно, тие биле пренесени во горниот дел на атмосферата со ветрови или вулкански ерупции. Исто така, едноклеточни форми на живот беа пронајдени во најдлабокиот дел на Маријанскиот ров на длабочина од 11.034 метри.

И покрај сите горенаведени примери за крајности на животот, генерално слојот на биосферата на Земјата е толку тенок што може да се спореди со кора од јаболко.

Структура на биосферата

Биосферата е организирана во хиерархиска структура во која индивидуалните организми формираат популации. Неколку меѓусебни популации сочинуваат биоценоза. Заедниците на живи организми (биоценоза) кои живеат во одредени физички живеалишта (биотоп) формираат екосистем. е група на животни, растенија и микроорганизми кои комуницираат едни со други и со нивната околина на таков начин што го обезбедуваат нивното постоење. Затоа, екосистемот е функционална единица за одржливост на животот на Земјата.

Потекло на биосферата

Биосферата постои околу 3,5-3,7 милијарди години. Првите форми на живот биле прокариотите - едноклеточни живи организми кои можеле да живеат без кислород. Некои прокариоти развија уникатен хемиски процес кој го знаеме како . Тие можеа да ја користат сончевата светлина за да направат едноставен шеќер и кислород од вода и јаглерод диоксид. Овие фотосинтетички микроорганизми беа толку многу што радикално ја трансформираа биосферата. Во текот на долг временски период, атмосферата се формирала од мешавина на кислород и други гасови кои би можеле да поддржат нов живот.

Додавањето на кислород во биосферата овозможи брзо да се развијат посложени форми на живот. Се појавија милиони различни растенија и животни кои јадеа растенија и други животни. еволуирал за да ги разложи мртвите животни и растенија.

Благодарение на ова, биосферата направи огромен скок во својот развој. Распаднатите остатоци од мртви растенија и животни испуштале хранливи материи во почвата и океанот, кои биле реапсорбирани од растенијата. Оваа размена на енергија овозможи биосферата да стане самоодржлив и саморегулирачки систем.

Улогата на фотосинтезата во развојот на животот

Биосферата е единствена во својот вид. Досега немало научни факти кои го потврдуваат постоењето на живот на други места во Универзумот. Животот на Земјата постои благодарение на Сонцето. Кога се изложени на енергија од сончева светлина, се јавува процес наречен фотосинтеза. Како резултат на фотосинтезата, растенијата, некои видови бактерии и протозои го претвораат јаглеродниот диоксид во кислород и органски соединенија како што е шеќерот под влијание на светлината. Огромното мнозинство на животински, габични, растителни и бактериски видови зависат директно или индиректно од фотосинтезата.

Фактори кои влијаат на биосферата

Постојат многу фактори кои влијаат на биосферата и нашиот живот на Земјата. Постојат глобални фактори како што е растојанието помеѓу Земјата и Сонцето. Кога нашата планета би била поблиску или подалеку од Сонцето, тогаш Земјата би била премногу топла или студена за да се појави живот. Аголот на наклонетост на земјината оска е исто така важен фактор кој влијае на климата на планетата. Сезоните и сезонските климатски промени се директни резултати од навалувањето на Земјата.

Локалните фактори исто така имаат важно влијание врз биосферата. Ако погледнете на одредена област на Земјата, можете да го видите влијанието на климата, секојдневното време, ерозијата и самиот живот. Овие мали фактори постојано го менуваат просторот и живите организми мора соодветно да реагираат, прилагодувајќи се на промените во нивната околина. Иако луѓето можат да го контролираат поголемиот дел од нивната непосредна околина, тие сè уште се ранливи на природни катастрофи.

Најмалите фактори кои влијаат на изгледот на биосферата се промените што се случуваат на молекуларно ниво. Реакциите на оксидација и редукција можат да го променат составот на карпите и органската материја. Постои и биолошка деградација. Ситните организми како што се бактериите и габите се способни да обработуваат и органски и неоргански материјали.

Биосферни резерви

Луѓето играат важна улога во одржувањето на енергетската размена на биосферата. За жал, нашето влијание врз биосферата е често негативно. На пример, нивото на кислород во атмосферата се намалува и нивото на јаглерод диоксид се зголемува поради прекумерното горење на фосилните горива, а излевањето на нафта и испуштањето на индустрискиот отпад во океанот предизвикуваат огромна штета на хидросферата. Иднината на биосферата зависи од тоа како луѓето комуницираат со другите живи суштества.

Во раните 1970-ти, Обединетите нации воспоставија проект наречен Човекот и биосферата (МАБ), кој промовира одржлив, рамномерен развој. Во моментов има стотици биосферни резервати ширум светот. Првиот биосферен резерват е основан во Јангамби, Демократска Република Конго. Јангамби се наоѓа во плодниот слив на реката Конго и е дом на околу 32.000 видови дрвја и животни, вклучително и ендемични видови како што се шумскиот слон и свињата со четки. Биосферниот резерват Јангамби поддржува важни активности како што се одржливо земјоделство, лов и екстракција.

Вонземски биосфери

Досега биосферата не е откриена надвор од Земјата. Затоа, постоењето на вонземски биосфери останува хипотетичко. Од една страна, многу научници веруваат дека животот на други планети е малку веројатен, а ако постои некаде, најверојатно е во форма на микроорганизми. Од друга страна, може да има многу аналози на Земјата, дури и во нашата галаксија - Млечниот Пат. Со оглед на ограничувањата на нашата технологија, моментално не е познато колкав процент од овие планети се способни да имаат биосфера. Исто така, невозможно е да се исклучи можноста дека луѓето во иднина ќе создаваат вештачки биосфери, на пример, на Марс.

Биосферата е многу кревок систем во кој секој жив организам е важна алка во огромен синџир на живот. Мораме да сфатиме дека човекот, како најинтелигентно суштество на планетата, е одговорен за зачувување на чудото на животот на нашата планета.

Интеракцијата на популациите ја одредува природата на функционирањето на следното, повисоко ниво на организација на живите суштества - биотската заедница или биоценоза. Под биоценозасе однесува на биолошки систем кој е збир на популации од различни видови кои коегзистираат во просторот и времето. Студијата на заедниците има за цел да открие како се одржува нивното одржливо постоење и какво влијание имаат биотските интеракции и условите на животната средина врз промените во заедниците.

Заедница, екосистем, биогеоценоза, биосфера

Заедница (биоценоза) е збир на организми од различни видови кои коегзистираат долго време на одреден простор и претставуваат еколошко единство. Како и населението, заедницата има свои својства (и индикатори) својствени за неа како целина. Својствата на заедницата се стабилност (способност да се издржат надворешни влијанија), продуктивност (способност за производство на жива материја). Индикатори на заедницата се карактеристиките на нејзиниот состав (разновидност на видовите, структурата на мрежата на храна), односот на одделни групи на организми. Една од главните задачи на екологијата е да ги разјасни односите помеѓу својствата и составот на една заедница, кои се појавуваат без оглед на тоа кои видови се вклучени во неа.

Екосистемот е друга еколошка категорија; тоа е секоја заедница на живи суштества, заедно со неговото физичко живеалиште, која функционира како единствена целина. Пример за екосистем е езерцето, вклучувајќи заедница на хидробионти, физичките својства и хемискиот состав на водата, карактеристиките на долната топографија, составот и структурата на почвата, атмосферскиот воздух во интеракција со површината на водата и соларната радијација. Во екосистемите, постои постојана размена на енергија и материја помеѓу живата и неживата природа. Оваа размена е одржлива. Елементите на живата и неживата природа се во постојана интеракција.

Екосистемот е многу широк концепт и се однесува и на природни комплекси (на пример, тундра, океан) и вештачки (на пример, аквариум). Затоа, за означување на елементарен природен екосистем во екологијата, се користи терминот „биогеоценоза“.

Биогеоценозата е историски утврден збир на живи организми (биоценоза) и абиотска средина, заедно со површината на земјината површина што ја заземаат. Границата на биогеоценозата е воспоставена долж границата на растителната заедница (фитоценоза) - најважната компонента на секоја биогеоценоза. Секоја биогеоценоза се карактеризира со свој тип на размена на материјали и енергија.

Биогеоценозата е составен дел на природниот пејсаж и елементарна биотериторијална единица на биосферата. Често, класификацијата на природните екосистеми се заснова на карактеристичните еколошки карактеристики на живеалиштата, нагласувајќи ги заедниците на морски брегови или полици, езера или езерца, поплавни или висорамни ливади, карпести или песочни пустини, планински шуми, устие на големи реки). итн. Сите природни екосистеми (биогеоценози) се меѓусебно поврзани и заедно ја формираат живата обвивка на Земјата, која може да се смета за најголемиот екосистем - биосферата.

Функционирање на екосистемот

Енергија во екосистемите.Екосистемот е збир на живи организми кои континуирано разменуваат енергија, материја и информации меѓу себе и со околината. Прво да го разгледаме процесот на размена на енергија. Енергијата се дефинира како способност за производство на работа. Својствата на енергијата се опишани со законите на термодинамиката.

Првиот закон (закон) на термодинамиката или законот за зачувување на енергијата вели дека енергијата може да се менува од една во друга форма, но таа не исчезнува или повторно се создава. Вториот закон (закон) на термодинамиката или законот за ентропија вели дека во затворен систем ентропијата може само да се зголемува. Во однос на енергијата во екосистемите, следнава формулација е погодна: процесите поврзани со енергетските трансформации можат да се случат спонтано само ако енергијата премине од концентрирана форма во дисперзирана, односно се деградира.

Мерката за количината на енергија која станува недостапна за употреба, или на друг начин мерката на промената на редоследот што се случува при разградувањето на енергијата е ентропија. Колку е повисок редоследот на системот, толку е помала неговата ентропија. Така, секој жив систем, вклучително и екосистем, ја одржува својата витална активност благодарение, прво, на присуството во околината на вишок слободна енергија (енергијата на Сонцето); второ, способноста, поради дизајнот на неговите компоненти, да ја долови и концентрира оваа енергија и кога се користи, да ја растера во околината. Така, прво зафаќањето, а потоа и концентрирањето на енергијата со преминот од едно трофичко ниво на друго обезбедува зголемување на уредноста и организацијата на живиот систем, односно намалување на неговата ентропија.

Енергија и продуктивност на екосистемите.Значи, животот во еден екосистем се одржува поради континуираното минување на енергијата низ живата материја, пренесена од едно трофичко ниво на друго; Во исто време, постои постојана трансформација на енергијата од една форма во друга. Покрај тоа, за време на енергетските трансформации, дел од него се губи во форма на топлина. Тогаш се поставува прашањето: во какви квантитативни односи и пропорции треба да бидат меѓу себе членовите на заедницата од различни трофични нивоа во екосистемот за да ги задоволат своите енергетски потреби?

Целокупното снабдување со енергија е концентрирано во масата на органска материја - биомаса, затоа интензитетот на формирање и уништување на органската материја на секое ниво се одредува со поминување на енергијата низ екосистемот (биомасата секогаш може да се изрази во енергетски единици). Стапката на формирање на органска материја се нарекува продуктивност. Постојат примарна и секундарна продуктивност. Во секој екосистем, биомасата се формира и уништува, а овие процеси се целосно детерминирани од животот на пониското трофично ниво - производителите. Сите други организми ја консумираат само органската материја која веќе е создадена од растенијата и, според тоа, целокупната продуктивност на екосистемот не зависи од нив. Високи стапки на производство на биомаса се забележани во природните и вештачките екосистеми каде што абиотските фактори се поволни, а особено кога дополнителна енергија се снабдува однадвор, што ги намалува сопствените трошоци на системот за одржување на животот.

Оваа дополнителна енергија може да дојде во различни форми: на пример, во култивирано поле - во форма на енергија од фосилни горива и работа направена од луѓе или животни. Така, за да се обезбеди енергија на сите поединци од заедницата на живи организми во еден екосистем, неопходен е одреден квантитативен однос помеѓу производителите, потрошувачите од различен ред, детритивориите и разградувачите. Сепак, за животната активност на кој било организам, а со тоа и системот како целина, не е доволна само енергијата; тие мора да примаат разни минерални компоненти, елементи во трагови и органски супстанции неопходни за изградба на молекули на жива материја.

Циклус на елементи во екосистемот

Од каде во живата материја првично потекнуваат компонентите неопходни за изградба на организам? Тие се доставени до синџирот на исхрана од истите производители. Тие извлекуваат неоргански минерали и вода од почвата, CO2 од воздухот, а од гликозата формирана при фотосинтезата, со помош на хранливи материи, дополнително градат сложени органски молекули - јаглени хидрати, протеини, липиди, нуклеински киселини, витамини итн. За да можат неопходните елементи да бидат достапни за живите организми, тие мора да бидат достапни во секое време. Во овој однос се реализира законот за зачувување на материјата. Удобно е да се формулира на следниов начин: атомите во хемиските реакции никогаш не исчезнуваат, не се формираат или трансформираат еден во друг; тие само се преуредуваат за да формираат различни молекули и соединенија (во исто време, енергијата се апсорбира или ослободува).

Поради ова, атомите може да се користат во широк спектар на соединенија и нивното снабдување никогаш не се исцрпува. Токму тоа се случува во природните екосистеми во форма на циклуси на елементи. Во овој случај, се разликуваат два циклуса: голем (геолошки) и мал (биотски). Циклусот на водата е еден од најголемите процеси на површината на земјината топка. Тој игра голема улога во поврзувањето на геолошките и биотичките циклуси. Во биосферата, водата, постојано се движи од една во друга состојба, прави мали и големи циклуси. Испарувањето на водата од површината на океанот, кондензацијата на водената пареа во атмосферата и врнежите на површината на океанот формираат мал циклус. Ако водена пареа се носи со воздушни струи до слетување, циклусот станува многу покомплициран. Во овој случај, дел од врнежите испаруваат и се враќаат во атмосферата, другиот ги храни реките и акумулациите, но на крајот повторно се враќа во океанот преку река и подземно истекување, а со тоа го комплетира големиот циклус.

Важна особина на водниот циклус е тоа што, во интеракција со литосферата, атмосферата и живата материја, ги поврзува сите делови на хидросферата: океанот, реките, влагата на почвата, подземните води и атмосферската влага. Водата е најважната компонента на сите живи суштества. Подземните води, продирајќи низ растително ткиво за време на процесот на транспирација, внесуваат минерални соли неопходни за животот на самите растенија. Сумирајќи ги законите за функционирање на екосистемот, да ги формулираме уште еднаш нивните главни одредби: 1) природните екосистеми постојат поради слободната сончева енергија, која не ја загадува животната средина, чие количество е прекумерно и релативно константно;
2) преносот на енергија и материја преку заедницата на живи организми во екосистемот се случува долж синџирот на исхрана; сите видови живи суштества во еден екосистем се поделени според функциите што ги извршуваат во овој синџир на производители, потрошувачи, детритивори и разградувачи - ова е биотската структура на заедницата; квантитативниот сооднос на бројот на живи организми помеѓу трофичките нивоа ја одразува трофичката структура на заедницата, која ја одредува стапката на минување на енергијата и материјата низ заедницата, односно продуктивноста на екосистемот; 3) природните екосистеми, поради нивната биотска структура, одржуваат стабилна состојба на неодредено време, без да страдаат од трошење на ресурсите и загадување од сопствениот отпад; добивањето ресурси и ослободувањето од отпадот се случуваат во кругот на сите елементи.

Човековото влијание врз екосистемот

Човечкото влијание врз природната средина може да се разгледува во различни аспекти, во зависност од целта на проучувањето на ова прашање. Од еколошка гледна точка, интересно е да се разгледа влијанието на човекот врз еколошките системи од гледна точка на усогласеност или контрадикторност на човековите дејствија со објективните закони за функционирање на природните екосистеми. Врз основа на погледот на биосферата како глобален екосистем, целата разновидност на човековите активности во биосферата доведува до промени во: составот на биосферата, циклусите и рамнотежата на нејзините составни супстанции; енергетскиот биланс на биосферата; биотата. Насоката и обемот на овие промени се такви што самиот човек им даде име на еколошка криза.

Современата еколошка криза се карактеризира со следните манифестации: постепена промена на климата на планетата поради промени во рамнотежата на гасовите во атмосферата, општи и локални (над половите, поединечни копнени области); уништување на озонскиот екран на биосферата; загадување на Светскиот океан со тешки метали, сложени органски соединенија, нафтени деривати, радиоактивни материи, заситеност на водите со јаглерод диоксид, гасно нарушување на природните еколошки врски помеѓу океаните и копнените води како резултат на изградбата на брани на реките, што доведува до промени во цврстото истекување, патиштата на мрестење итн. атмосферско загадување со формирање на киселински врнежи, високо токсични материи како резултат на хемиски и фотохемиски реакции; загадување на копнените води, вклучително и речните води, кои се користат за снабдување со вода за пиење, со високо токсични материи, вклучувајќи диоксини, тешки метали, феноли; опустинување на планетата; деградација на почвен слој; намалување на површината на плодни земјишта; погодни за земјоделство; радиоактивна контаминација на одредени територии поради отстранување на радиоактивен отпад, несреќи предизвикани од човекот итн. акумулација на ѓубре од домаќинствата и индустриски отпад на површината на земјата, особено практично неразградлива пластика; намалување на површината на тропските и северните шуми, што доведува до нерамнотежа на атмосферските гасови, вклучително и намалување на концентрацијата на кислород во планетата атмосфера; загадување на подземниот простор, вклучително и подземните води, што ги прави несоодветни за водоснабдување и го загрозува сè уште малку проучениот живот во литосферата; масивно и брзо исчезнување на видовите живи материи налик на лавина; влошување на животната средина во населените области , особено урбанизираните области; општо исцрпување и недостаток на природни ресурси за развој на човештвото; промена на големината, енергетската и биогеохемиската улога на организмите; реорганизација на синџирите на исхрана, масовна репродукција на одделни видови организми, нарушување на хиерархијата на екосистемите, зголемување на системската униформност на планетата.