Понятие биосферы и ее строение

Размещено на http://www.allbest.ru

Оглавление

Введение

1. Понятие биосферы и ее строение

1.1 Сущность биосферы

1.2 Строение биосферы

2. Живые системы

2.1 Признаки живых систем

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Биосфера представляет собой организованную, определенную оболочку земной коры, сопряженную с жизнью. Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. Биосфера -- не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере. Основное отличие биосферы состоит в том, что она -- организованная оболочка. Биосфера -- не только геологическая, но и космическая сила. Быть живым -- значит быть организованным, отмечал В. И. Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как организованной оболочки Земли.

Исходя из этого, основная цель работы - изучить биосферу и ее строение. При этом цель работы раскрывается через ряд поставленных задач:

-охарактеризовать сущность биосфер ы ;

-отразить строение биосферы;

-выявить особенности эволюции биосферы;

-изучить литературу и сделать соответствующие выводы по теме.

При написании работы была использована монографическая и учебная литература по теме .

1. Понятие биосферы и ее строение

1.1 Сущность биосферы

Существует два основных определения понятия "биосфера", одно из которых и дало начало применению данного термина. Это понимание биосферы как совокупности всех живых организмов на Земле. В.И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, переосмыслил понятие биосферы. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого.

Такое толкование определило взгляд В.И. Вернадского на проблему происхождения жизни. Из нескольких вариантов: жизнь возникла до образования Земли и была занесена на нее; жизнь зародилась после образования Земли; жизнь возникла вместе с формированием Земли -- В.И. Вернадский придерживался последнего и считал, что нет убедительных научных данных, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянной, менялась только ее форма. Иными словами, биосфера была на Земле всегда.

Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном -- тонким слоем озона на высоте примерно 20 км. Океан населен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10-- 11 км. В твердую часть Земли жизнь проникает до 3 км. Занимаясь созданной им биогеохимией, изучающей распределение химических элементов по поверхности планеты, В.И. Вернадский пришел к выводу, что нет практически ни одного элемента из таблицы Менделеева, который не включался бы в живое вещество.

Строение Земли, по В.И. Вернадскому, есть согласованный механизм. "Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма" Вернадский В.И. Биосфера. Избранные сочинения. М.: Наука, 1990. - С. 22. . Само живое вещество не случайное создание.

Живые организмы, включающие в себя все известные химические элементы, в процессе жизнедеятельности осуществляют превращение энергии. Основные выводы учения Вернадского о биосфере сводятся к следующему:

1) принцип целостности утверждает, что биосфера, жизнь существуют как единое целое. Жизнь является необходимой и закономерной частью стройного космического механизма;

2) принцип гармонии биосферы заключается в ее организованности, стройности, неразрывной связи в ней живых и неживых компонентов;

3) принцип значительности роли живого в эволюции Земли утверждает, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, взятые в целом. Облик Земли как небесного тела фактически сформирован жизнью;

4) основная роль биосферы состоит в трансформации солнечной энергии в действенную энергию Земли. Космическая энергия вызывает развитие жизни, которое достигается размножением;

5) правило инерции заключается в распространении жизни по земной поверхности из-за проявления ее геохимической энергии. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные;

6) закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел утверждает, что раз вошедший в организм элемент проходит длинный ряд состояний и при этом организм вводит в себя только необходимое количество элементов;

7) пределы жизни определяются физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обуславливается лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Например, интервал температуры жизни в 433° (от -252°С до +180°С) является предельным тепловым полем;

8) жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат приспособленности в ходе времени.

По В. И. Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а именно: 1) живое вещество -- совокупность живых организмов; 2) биогенное вещество -- непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косвенное вещество биосферы и обратно; 3) косное вещество (атмосфера, газы, горные породы и пр.); 4) биокосное вещество, например, почвы, илы, поверхностные воды, сама биосфера, т. е. сложные закономерные косно-живые структуры; 5) радиоактивное вещество; 6) рассеянные атомы; 7) вещество космического происхождения.

1.2 Строение биосферы

Современная наука считает, что примерно 1 млрд . лет назад произошло разделений живых существ на два царства -- растений и животных. Различия между ними можно разделить на три группы: 1) по структуре клеток и их способности к росту; 2) по способу питания; 3) по способности к движению.

У животных клеток есть центриоли, но нет хлорофилла и клеточной стенки, мешающей изменению формы. Большинство растений необходимые для жизни вещества получают в результате поглощения минеральных соединений. Животные питаются готовыми органическими соединениями, которые создают растения в процессе фотосинтеза.

Классификация растений и животных построена в соответствии с их отличительными признаками. Основной структурной единицей был признан вид, а более высокие уровни составили последовательно род, отряд, класс.

Итак, численность видов по отделам (у дробянок, растений и грибов) и типам (у животных) распределяется следующим образом Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. - М.: Высшее образование., 2005. - С. 140 . :

- Царство дробянки : Бактерии -- 3000 ; Сине-зеленые водоросли, или цианобактерии -- 2000 .

- Царство растения : Явгленовые водоросли -- 900-- 1000 ; Динофитовые водоросли -- 300 ; Криптовитовые водоросли -- 100 ; Золотистые водоросли -- 400 ; Диатомовые водоросли -- 20000 ; Желто-зеленые водоросли -- 400 ; Красные водоросли -- 4000 ; Бурые водоросли -- 1500 ; Зеленые водоросли -- 5700 ; Хоровые водоросли -- 200-- 300 ; Минастники -- 26 000 ; Моховидные -- 25 000 - 35 000 ; Пауковидные -- 970 ; Псилотовидные -- 12 ; Папоротниковидные -- не более 10 000 ; Хвощевидные -- 30-- 35 ; Голосеменные -- 600 ; Покрытосеменные, или цветковые -- 250 000 .

- Царство грибы : Слецевики -- 400-- 500 ; Настоящие грибы -- не более 100 000 .

- Царство животные : Простейшие -- 25 000-- 30 000 ; Губки -- 5000 ; Кишечнополостные -- 9000 ; Плоские черви -- 15 000 ; Круглые черви, или нематоды -- 500 000 ; Немертины -- 2000 ; Кольчатые черви -- 9400-- 9500 ; Мшанки -- 4500 ; Плеченогие (иногда объединяемые с мшанками в тип червеобразных) - 200; Моллюски -- 107 000; Членистоногие -- 1 500 000; в том числе насекомые -- 1 000 000; Погонофоры -- 100; Щетинкочелюстные -- 50 ; Иглокожие -- 6000; Хордовые -- 41 000 - 46 000 .

На Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн . видов животных, в том числе позвоночных -- 70 тыс., птиц -- 16 тыс., млекопитающих -- 12 540 видов. Подобная систематизация различных форм жизни создала предпосылки для изучения живого вещества как целого, что впервые осуществил выдающийся русский ученый В. И. Вернадский в своем учении о биосфере.

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х 10 12 т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% -- животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов -- 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х10 12 , или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле. В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%.

Среди животных 96% видов -- беспозвоночные и только 4% -- позвоночные, из которых десятая часть -- млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01 - 0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы. Кроме растений и животных, В. И. Вернадский включает в понятие "живое вещество" и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальные живые существа.

Жизнь на Земле ныне полностью зависит от фотосинтеза. Фиксируя энергию солнечного света в продуктах фотосинтеза, растения выполняют космическую роль энергетического очага на Земле. Под фотосинтезом понимается превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами при участии энергии света и поглощающих свет пигментов простейших соединений в сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности всех организмов. При этом растения усваивают из атмосферы до 170 млрд т углекислого газа и разлагают до 130 млрд т воды, выделяя до 115 млрд т свободного кислорода Вернадский В.И. Размышления натуралиста: В 2 кн. Кн. 2. Научная мысль как планетарное явление. М., 1 999. .

Таким образом, все биотические компоненты экосистемы разделены на три основные группы: продуценты, консументы, или потребители, и редуценты, или разрушители. Все живые организмы, так или иначе , используя друг друга, образуют гигантский биологический круговорот биосферы. Этот круговорот не полностью замкнут: кроме энергетического входа он имеет и выход -- часть отмирающего органического вещества после разложения микроорганизмами -- минерализаторами может попадать в водные растворы и откладываться в виде осадочных пород, а другая часть образует отложения таких биогенных пород, как каменный уголь, торф, сапропель и т. п.

В этом большом биогеохимическом круговороте вещества и энергии выделяется целый ряд более частных круговоротов веществ -- воды, углерода, кислорода, азота, серы, фосфора и др., в ходе которых происходит обмен химических элементов между жив ыми организмами и неорганической средой. Существование этих биогеохимических круговоротов определяет облик современных экосистем, устойчивость и саморегуляцию биосферы в целом. Поэтому как бы сложны и многообразны ни были проявления жизни на Земле, все формы жизни связаны между собой через круговорот вещества и энергии.

2. Живые системы

Живая система в условиях Земли - это открытая система состоящая из органических веществ и их компонентов, основными из которые являются белки и нукл. к-ты, обладающая единым метаболизмом, который обеспечивает её саморегуляцию и самовоспроизведение.

2.1 Признаки живых систем

биосфера вернадский эволюция

1. Химический состав - это органические вещества.

2. Структурная сложность которая наблюдается на любом уровне от макромолекулы до биосферы.

3. Открытая система. Взаимодействует со внешней средой. Обмен веществ и энергии, следовательно, через живую систему идет поток веществ и энергии.

4. Метаболизм. Дыхание - чувственный случай.

5. Характерен универсальный растворитель (Вода).

6. Все реакции ферментативны и каталитически. Функцию катализаторов выполняет только белки.

7. Универсальное энергетическое вещество (АТФ).

8. Все организмы отделены от окружающей среды. Одноклеточные при помощи плазматической мембраны, многоклеточные при помощи покровных тканей, это позволяет сохранить индивидуальность.

9. Дискретность. Взаимодействие со внешней средой на уровне одноклеточного организма при помощи изменения форм тела или организма, на уровне многоклеточного организма при помощи нервной и гуморальной систем, на уровне биогеоценоза взаимодействие со внешней средой происходит через внутривидовые и межвидовые отношения.

10. Характерны реакции матричного синтеза. (ДНК, РНК, белков).

11. Характерен универсальный генетический код.

12. Характерны наследственность, изменчивость, размножение, онтогенез.

13. Позитивная эволюция.

14. Характерен гомеостаз или постоянство внутренней среды.

15. Характерно разделение объема клетки или организма на отдельные объемы, в каждом из которых происходят самостоятельные процессы или реакции. На уровне одноклеточных организмов через органоиды.

16. Раздражимость.

17. Миниатюризация. В наименьшем объеме наблюдается наибольшее кол-во функций.

18. Происхождение от единого корня.

19. Эффект увеличения массы.

 Заключение

Таким образом, изучив соответствующую литературу по теме, можно прийти к следующему выводу. Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера находится на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы, располагаясь в диапазоне от 10 км вглубь Земли до 33 км над Землей.

Мир живого имеет структурно-инвариантный аспект: живое обладает молекулярной, клеточной, тканевой и иной структурностью. Подавляющее большинство ныне живущих организмов состоит из клеток (кроме вирусов). Мир живого - грандиозная система высокоорганизованных систем. Любая система состоит из совокупности элементов и связей между ними, которые объединяют данную совокупность элементов в единое целое. Всем живым системам свойственны следующие существенные черты: обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение, приспособляемость. Живой организм - множественная система химических процессов, в ходе которых происходит постоянное разрушение молекулярных органических структур и их воспроизводство.

В.И. Вернадский сформулировал три биогеохимических принципа.

1. Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. Этот принцип в наши дни нарушен человеком.

2. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. Этот принцип при антропогенном измельчании средних размеров особей Земли начинает действовать аномально интенсивно.

3. Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей его средой, создающейся и поддерживающейся на Земле космической энергией Солнца. Вследствие нарушения двух первых принципов космические воздействия из поддерживающих биосферу могут превратиться в разрушающие ее факторы.

Различают три этапа эволюции биосферы. Первый этап -- возникновение биотического круговорота, означавшего формирование биосферы. Второй этап -- усложнение жизни на планете, обусловленное появлением многоклеточных организмов. Третий этап -- формирование человеческого общества, оказывающего своей хозяйственно-экономической деятельностью все большее влияние на эволюцию биосферы. Попытки выделить основные этапы эволюции биосферы заслуживают внимания уже тем, что ставят эту проблему в качестве одной из важных задач современной эволюционной теории.

Список литературы

1. Вернадский В.И. Биосфера. Избранные сочинения. М.: Наука, 1990

2. Вернадский В.И. Живое вещество. М., 1978

3. Вернадский В.И. Размышления натуралиста: В 2 кн. Кн. 2. Научная мысль как планетарное явление. М., 1999

4. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. - М.: Высшее образование., 2005. - 335 с.

5. Канке В.А. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: Логос, 2001. - 368 с.

6. Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М., 1973

Размещено на Allbest.ru