Функции живого вещества в биосфере.
Лекции.ИНФО


Функции живого вещества в биосфере.



В.И. Вернадский считал, что главную преобразующую роль в биосфере играет живое вещество. Оно выполняет 5 основных биосферных функций:

1. Энергетическая функция – это способность живых организмов поглощать солнечную энергию, превращать ее энергию в энергию химических связей и передавать по пищевым цепям. Благодаря этой функции поддерживается жизнь в биосфере.

2. Газовая функция – это способность живых организмов поддерживать постоянство газового состава биосферы в результате сбалансированного фотосинтеза и дыхания;

3. Концентрационная функция – это способность живых организмов накапливать в своем теле определенные элементы окружающей среды, благодаря чему произошло перераспределение элементов в пределах биосферы и образовались полезные ископаемые;

4. Окислительно-восстановительная функция – это способность живых организмов в ходе биохимических реакций изменять степень окисления элементов и создавать, таким образом, разнообразие соединений в природе, необходимое для поддержания разнообразия в биосфере;

5. Деструктивная функция – это способность живых организмов разлагать отмершее органическое вещество до биогенов, благодаря чему осуществляется круговорот веществ в биосфере.

Круговорот веществ в биосфере.

Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии.

Различают два вида круговоротов веществ: большой (геологический) (между сушей и океаном), и малый (биогеохимический) (в пределах экосистем). Малые круговороты чаще нарушаются в результате несоответствия между массой веществ, поставляемых в среду, и потенциалами организмов по их разложению.

Круговорот воды – это большой круговорот. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стоков. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана – конденсация водяного пара – выпадение осадков на эту же водную поверхность океана. Подсчитано, что в круговороте воды на земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды.

Малый кругооборот, являясь частью большого, происходит на уровне экосистемы (лишь в пределах биосферы) и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада почвенной микрофлоры вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаются в поток вещества.

Кругооборот химических веществ из неорганической среды через растения и животные обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химической реакций называется биохимическим циклом.

Круговорот углерода. Содержащийся в атмосфере углерод в процессе фотосинтеза вводится в органическое вещество растений, а далее – в цепи питания. Высвобождение углерода из органического вещества совершается в процессе дыхания организмов. Большая масса углерода высвобождается из мертвого органического вещества организмами-редуцентами. Нарушение циклов углерода связано с высвобождением его из геологических структур и в результате изменения площадей и производительности растительных сообществ и т. п. Часть углерода накапливается в атмосфере в форме углекислого газа и метана, создавая парниковый эффект.

Круговорот азота. Главным источником этого элемента является атмосфера, откуда в почву, а потом в растительные организмы азот попадает лишь в результате превращения в усвояемое соединение – нитраты. Последние формируются в результате деятельности организмов-азотофиксаторов. К ним относят отдельные виды бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов. Немалая доля азота, попадая в океан, используется водными фотосинтезирующими организмами, попадает в цепи питания животных, возвращается на сушу с продуктами морского промысла, птицами Изменения в круговороте азота обусловлены переводом его в усвояемые формы из атмосферного воздуха в итоге техногенных процессов как целенаправленно (получение азотных удобрений), так и непреднамеренно (высокие температуры, создаваемые например двигателями внутреннего сгорания). Отрицательные последствия нарушения круговорота азота проявляются через загрязнение оксидами, аммиаком, другими соединениями атмосферного воздуха и вод, накопление нитратов в пищевых продуктах.

Круговорот фосфора. После многократного потребления фосфора организмами на суше и в водной среде он выводится в донные осадки. Возвращение фосфора с организмами океана не компенсирует его потребности на суше. Негативным следствием нарушения круговорота фосфора является попадание его в водные экосистемы с минеральными удобрениями и моющими синтетическими средствами.

Круговорот серы. Сера является одним из самых агрессивных и общераспространенных загрязнителей среды. Нарушения круговорота серы связаны со сжиганием органических веществ, переработкой серосодержащих руд. Сера поступает в атмосферу в виде токсичного соединения, диоксидов.

Насколько регулярно осуществляется кругооборот любого элемента, зависит продуктивность экосистемы, что важно для с/хозяйства и выращивания лесов. Вмешательство человека нарушает процессы кругооборота. Вырубка леса и сжигание топлива влияет на кругооборот углерода. Считается, что время переноса углерода - 8 лет, азота - 110 лет, кислорода - 2500 лет.

Современная биосфера.

Ноосфера - сфера разума, высшая стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором ее развития.

Ноосфера - это последнее эволюционное состояние биосферы. Это понятие ввел французский математик и философ Ле-Руа в 1927 году, а обосновал В.И. Вернадский в1944 г.

Основные характеристики перехода биосферы в ноосферу:

1) Возрастающее количество извлекаемого материала из литосферы.

2) Массовое употребление продуктов фотосинтеза прошлых геоэпох.

3) Процессы ноосферы приводят к рассеиванию энергии земли, а не к ее накоплению.

4) Создание в массовом количестве веществ, которые раннее в биосфере отсутствовали (металлизация биосферы).

5) Появление новых трансурановых химических элементов, развитие ядерной техники и энергетики.

6) Выход за пределы планеты, развитие космонавтики.

В.И. Вернадский также сформулировал условия, необходимые для перехода биосферы в ноосферу:

1) единое экономическое и информационное поле всего человечества;

2) полное равенство рас;

3) прекращение войн между народами.

Ноосферное видение мира предполагает понимание того, что процессы в системе "человек-общество-природа" находятся в неразрывной связи и развитии и поэтому любое нарушение этих связей, а тем более их разрыв, порождает негативные явления, с которыми сталкивается как отдельный человек, так и общество в целом. С этих позиций все вопросы сохранения и развития мира не множество отдельных проблем, а разные стороны одной проблемы - становления ноосферного мира как глобальной социально-природной системы, сохраняющейся и развивающейся в ходе закономерной эволюции биосферы в ноосферу.

Цель этой системы - сохранение и развитие мира. Этот термин многозначен и в разных контекстах принимает различные значения. В политическом смысле слово "мир" означает "отсутствие войны", а в научном и философском встречаем: "мир как движущаяся материя", "мир как Вселенная", "мир как глобальная система человечество-природа" и т.д. Здесь под термином "мир" будем понимать глобальную систему, включающую в себя разные социальные образования (человек, организация, нация, класс, страна, международные объединения), взаимодействующие между собой и с окружающей их природной средой через непрерывный обмен веществом, энергией и информацией. "Мир как отсутствие войны" характеризует состояние глобальной системы, выступает необходимым условием развития и существенным компонентом в механизме планетарной жизни.

Хорошо известно, что круговорот вещества и энергии в биосфере обеспечивает динамическое равновесие - сохранение, а рост свободной энергии (полезной мощности) - развитие планетарной жизни. Эти эмпирические обобщения - законы природы - и лежат в основе механизма планетарной жизни. Без его знания существенно осложняется понимание ноосферы как глобальной системы, которая должна обеспечивать условия сохранения и развития мира, а именно: защиту живого от вредных природных и антропогенных воздействий; воспроизводство живого; устранение процессов, порождающих разрушение живого (включая социальные конфликты); устранение процессов, препятствующих непрерывному воспроизводству живого; рост полезной мощности (возможностей) системы человек - природа - общество; утилизацию научных идей, используемых для ускорения роста возможностей системы человек - общество - природа.

К сожалению, среди большого многообразия автоматизированных систем управления отсутствуют такие, которые давали бы возможность проверять конкретные решения по актуальным проблемам на соответствие законам природы и общества. Человеко-машинные системы, способные выполнять такие задачи, будем называтьнооэлектронными, соединяя в одном термине научные и технические идеи о ноосфере и кибернетике. Эта система может быть использована для анализа факторов, способствующих и препятствующих сохранению и развитию современного мира, и тем самым для комплексной оценки эффективности международного сотрудничества по глобальным проблемам окружающей человека социальной и природной среды.

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 193;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная