Еволюція біосфери

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки

Львівський інститут економіки та туризму

Реферат

на тему: Еволюція біосфери

Студента групи :

ТКД - 11

Дяків П.М.

Викладач:

Шувар Н.М.

Львів 2015

1. Поняття про термін - біосфера

Термін «біосфера» вперше був використаний в 1875 р австрійським геологом Е. Зюссом. Під біосферою розуміється сукупність всіх живих організмів разом із середовищем їх проживання, в яку входять: вода, нижня частина атмосфери і верхня частина земної кори, населена мікроорганізмами. Два головних компоненти біосфери - живі організми і роду їх проживання - безперервно взаємодіють між собою і знаходяться в тісному, органічній єдності, утворюючи цілісну динамічну систему. Біосфера як глобальна суперсистема в свою чергу складається з ряду підсистем. Окремі живі організми не існує ізольовано. біосфера геохімічний енергія

В процесі своєї життєдіяльності вони з'єднуються в різні системи (спільноти), наприклад, в популяції. В ході еволюції утворюється інший, якісно новий рівень живих систем, так звані біоценози - сукупність рослин, тварин і мікроорганізмів у локальному середовищі існування. Еволюція життя поступово призводить до зростання і поглиблення диференціації всередині біосфери. У сукупності з навколишнім середовищем проживання, обмінюючись з нею речовиною та енергією, біоценози утворюють нові системи - біогеоценози або, як їх ще називають, екосистеми.

Вони можуть бути різного масштабу: море, озеро, ліс, гай і т.д. Біогеоценоз являє собою природну модель біосфери в мініатюрі, що включає всі ланки біотичного кругообігу: від зелених рослин, які створюють органічну речовину, до їх споживачів, в результаті перетворюють його знову в мінеральні елементи. Інакше кажучи, біогеоценоз є елементарною клітинкою біосфери. Таким чином, у сукупності всі живі організми та екосистеми утворюють суперсистему -біосферу.

2. Еволюція біосфери. Вчення про біосферу Вернадського

Існують різні точки зору щодо часу виникнення біосфери. Згідно з однією з них (концепція В. І. Вернадського), біосфера виникла на самій ранній стадії розвитку планети Земля і має вік, близький до віку Землі (приблизно 4,6 млрд. Років). За Вернадським, перехід від неживого речовини до найпростіших форм живого зайняв незначний (в геологічному масштабі) відрізок часу - не більше 200 років. Характерними рисами біосфери, в рамках концепції Вернадського, є наступні:

1) Біосфера виникла відразу як сукупність біогеоценозів. Жива речовина сформувалося як сукупність складних живих організмів.

2) Первинні організми здатні забезпечити всі основні процеси (біохімічні, біологічні), що відбуваються в оболонках Землі.

3) Живі організми забезпечують міграцію хімічних елементів у земній корі. Відповідно до іншої точки зору, біосфера сформувалася на певному етапі розвитку Землі.

Спочатку був етап перед оболонок, потім сформувалися основні земні оболонки і лише потім з'явилася біосфера. На думку Beрнадского, поява та існування людини в біосфері визначає вищий щабель її розвитку. Сама поява людини являє перехід від простого біологічного пристосування живих організмів до розумного поведінки і цілеспрямованому зміни навколишнього середовища розумними істотою Жива речовина планети при цьому активно пристосовується до нових умов існування в природі. Відбувається раптове спільне вплив природи на людину і людини природу, і людина тепер несе відповідальність за еволюцію життя.

Існують два основних визначення поняття «біосфера», одне з яких відомо з часу появи в науці даного терміну. Це розуміння біосфери як сукупності всіх живих організмів на Землі. Учень Докучаєва, творця вчення про грунти, В. І. Вернадський, який вивчав взаємодію живих і неживих систем, висунув принцип нерозривного зв'язку живого і неживого, переосмисливши поняття біосфери. Він розумів біосферу як сферу єдності живого і неживого. Таке тлумачення визначило погляд Вернадського на проблему походження життя на Землі. Розглядалися наступні варіанти:

1) життя виникло до утворення Землі і була занесена на неї.

2) життя зародилося після утворення Землі.

3) життя зародилося разом з формуванням Землі. Вернадський дотримувався останньою з цих точок зору і вважав, що немає переконливих наукових даних про те, що живе коли-небудь не існувало на нашій планеті. Іншими словами, біосфера була на Землі завжди.

Біосфера (грец.Bios - життя, sphaira - куля) - оболонка Землі, населена живими організмами і перетворена ними. Біосфера тісно пов'язана з усіма іншими земними оболонками, є наслідком насамперед біогеохімічного кругообігу, який забезпечується сонячною енергією. У біосфері організми і середовище їх проживання внаслідок тривалої взаємодії один з одним утворюють цілісну систему, що знаходиться в динамічній рівновазі. Біосфера, відповідно до Вернадського, включає в себе наступні складові частини:

1) Жива речовина, утворене сукупністю організмів.

2) Біогенна речовина, яка створюється в процесі життєдіяльності організмів (гази атмосфери, кам'яне вугілля, нафта, вапняки і т.д.).

3) Відстале речовина, яка формується без участі живих організмів (в результаті руху земної кори, діяльності вулканів, метеоритів).

4) Біокосна речовина, що представляє собою спільний результат життєдіяльності організмів і небіологічних процесів (ґрунту).

Вернадський сформулював основні принципи організації біосфери в цілому. Спочатку виділимо два біогеохімічних принципу.

1) Геохімічна енергія живої речовини в біосфері (включаючи людину як вищу наділена розумом істота) прагне і максимальному прояву.

2) У ході еволюції видів живих організмів виживають організми, які своєю життєдіяльністю максимально збільшують біогенну геохімічну енергію.

Вернадський здійснив оцінки кількості живої речовини в біосфері, на підставі яких сформулював наступний принцип: протягом всієї історії Землі кількість живої речовини в біосфері було практично постійним.

В даний час людина порушила свою рівновагу з біосферою. Поки людина (і великі тварини) у своєму споживанні продуктів біосфери не перевищували 1% їх загальної кількості, біосфера перебувала в динамічній рівновазі з іншими земними оболонками. Сучасна людина споживає на свої потреби вже більше 7%. продуктів біосфери і суттєво порушує її природний баланс.

Наприклад, вже змінилося співвідношення запасів вуглецю в атмосфері і на суші, різниця між синтезом і розкладанням органічних речовин стала в сотні разів більше, ніж було спочатку. Біосфера вже не справляється зі своєю функцією стабілізації, і скоро цю функцію людству доведеться взяти на себе. Зрештою, коли вся система життя і середовища стане управлятися людиною, тоді біосфера перетвориться в ноосферу. Але тоді основна частина енергетичних і трудових витрат піде на стабілізацію навколишнього середовища (за деякими оцінками - більше 99%).

На підтримку і розвиток цивілізації залишиться всього лише кілька відсотків (або навіть менше 1%). Займаючись ним же створеної біогеохімією, що вивчає розподіл хімічних елементів по поверхні планети, Вернадський прийшов до висновку, що немає практично жодного елемента таблиці Менделєєва, що не включався б в живу речовину. Вернадський підкреслював також важливе значення енергії і називав живі організми механізмами перетворення енергії.

Детальне обґрунтування теоретичні уявлення В.І. Вернадського і А.Л. Чижевського отримують в наші дні. Так, дослідження нашої космонавтики:

1) Дозволили відкрити нові численні дані про зв'язок земних і космічних процесів.

2) Радикально вплинули на способи здійснення астрофізичних і астрономічних спостережень і відкриттів.

3) Привели до своєрідної наукової революції в астрофізиці.

Так, наприклад, в 60-х рр. були відкриті квазари - космічні об'єкти з грандіозним з енергетичної могутності рівнем випромінювання (випромінюють в десятки разів більше енергії, ніж найпотужніші галактики), а також такі космічні явища, як спалахи наднових.

За сучасними астрофізичним уявленнями, саме випромінювання наднових є головним джерелом космічних променів в Галактиці. Вони можуть впливати, так як рентгенівський потік, що виходить від наднових, може створювати в стратосфері Землі високі концентрації окису азоту - руйнівника озонового шару, який є екраном, що оберігає все живе Землі від впливу жорсткого випромінювання Сонця.

Уявлення про різні форми взаємодії живої речовини з космічними матеріально-енергетичними потоками набувають все більшого значення також завдяки активно розробленими гіпотезам про існування, щонайменше, в межах нашої Галактики проникаючої загально галактичної живої системи. Вони вказують на присутність величезної кількості мікроорганізмів в космічному просторі нашої Галактики.

Дослідження в цьому напрямку можуть розглядатися як свідчення на користь концепції, що висувалася В.І. Вернадським про широке, космічним по масштабах, поширенні у Всесвіті живої речовини, його космічному значенні. Природничо-наукові гіпотези і факти показують, що дослідження взаємодій, розпочаті працями В.І. Вернадського та його послідовників, представляють випереджальні, перспективні напрямки в природознавстві, осягненні таємниць природи.

За В.І. Вернадському, наша планета і Космос видаються нині як єдина система, в якій життя, жива речовина пов'язують в єдине ціле процеси, що протікають на Землі з процесами космічного характеру. Згідно з оцінками В.І. Вернадського, протягом всієї історії Землі кількість живої речовини в біосфері було практично постійним.

Грандіозна картина загальнопланетарного розвитку включала в себе і поява людини-носія Розуму, який прискорив всі процеси, що розвиваються на планеті. Він говорив, що вплив людини на природу росте так швидко, що він перетворитися на основну в основну геологічну силу і повинен буде прийняти на себе відповідальність за майбутній розвиток природи.

3. Біосфера і космічні цикли

Зв'язок між циклами сонячної активності і процесами в біосфері була помічена ще в XVIII в. Тоді англійський астроном В. Гершель звернув увагу на зв'язок між врожаями пшениці і числом сонячних плям. В кінці XIX ст. професор Одеського університету Ф.Н. Шведів, вивчаючи зріз стовбура столітньої акації, виявив, що товщина річних кілець змінюється кожні 11 років, як би повторюючи циклічність сонячної активності. Але лише в XX в. вдалосязрозуміти, щосонячнаактивністьпов'язана з електромагнітними та іншими коливаннями світового простору.

Встановив цей факт Чижевський, який узагальнив досвід попередників і підвів під ці емпіричні дані тверду наукову базу. Він вважав, щоСонце диктує ритм більшості біологічних процесів на Землі, і, коли на ньому oбразуется багато плям, спостерігаються хромосферні спалаху і посилюється яскравість корони (це характерно для періодів активного Сонця), на нашій планетіви бухають епідемії, посилюється ріст дерев, особливо активно розмножуються шкідники сільськогогосподарства і мікроорганізми -збудники різних хвороб.

До такого висновку Чижевський дійшов, вивчаючи графіки сонячної активності і активності біосфери шляхом накладення їх один на одного. Сьогодні основна маса вчених єдині в думці, що людина і людство складають частину живої речовини нашої планети. Це означає,що люди також схильні до дії космічних енергій і сонячної радіації. Наприклад, людський організм, так само як організми інших тварин, «підлаштовується» до ритмів біогеосфери, насамперед добовим (циркадного) і сезонним, пов'язаним зі зміною пір року. Обмін речовин у людини протікає в наследуемом з покоління в покоління циркадном ритмі.

В даний час вважається, щоблизько 40 процесів у людському організмі підпорядковане суворому циркадному ритму. Наприклад, ще в 1931 р булав становлена циклічність у функціонуванні печінки людини. У людей, що ведуть нормальний спосіб життя і харчуються три рази на день, в першу половину дня печінка виділяє найбільшу кількість жовчі, яка необхідна для переварювання жирів і білків, витрачаючи запасений глікоген і перетворюючи його в прості різновиди цукру. Вона віддає воду, утворюючи багато сечовини, і накопичує жири. У другій половині дня печінка починає засвоювати цукру, накопичуючи глікоген і воду. Обсяг її клітин збільшується в 3 рази. Протягом доби циклічно коливається вміст гемоглобіну в крові, максимум його доводиться на 11 - 13 годин, а мінімум - на 16 - 18 годин. Добовим коливанням схильне вміст у кровікалію, магнію, натрію, кальцію, заліза. Вночі підвищується кількість солей магнію, а в мозкової рідини - солей калію. Обидва ці сполуки гасять нервово-м'язову збудливість.

По добовому графіку працює вегетативна нервова система. Статистика стверджує, що навіть народження і смерть частіше трапляються в темну частинудоби, близько опівночі. Вся жива природа чуйнореагує на сезонні зміни навколишньої температури, інтенсивність сонячного випромінювання - навесні покриваються листям дерева, восени листя опадає, затухають обмінні процеси, багато тварини впадають в сплячку і т.д.

Людина тут не виняток. Протягом року у нього змінюється інтенсивність обміну, склад клітин тканин, причому ці коливання різні в різних кліматичних поясах. Так, у південних районах (Сочі) вміст гемоглобіну і кількість еритроцитів, а також максимальний і мінімальний тиск крові в холодний період зростають на 20% порівняно з теплимперіодом часу. А в умовах Півночі найбільший відсоток гемоглобіну виявлений у більшості обстежених жителів у літні місяці, а найменший - взимку і на початку весни. Цикли сонячної активності роблять свій вплив і на життєдіяльність людини. Так, обробивши матеріал по спалахах поворотного тифу в Європейській Росії с 1883 по 1917 рр., а також дані по холері в Росії з 1823 по 1923 рр. і дані по активності Сонця, Чижевський дійшов висновку, що ці земні явища наступають синхронно зізмінами, що відбуваються в різних сонячних сферах.

На підставіпо будованих ним графіківвінще в 1930 р передбачив, що в 1960 - 1962 рр. Відбудеться епідемічний спалах холери, що дійсно сталося в країнах Південно-Східної Азії. Те, що стан сонячної активності небайдуже для життя на Землі, показує і збільшення числа випадків зараження коростою в 1968 р і несподівано підскочив число захворювань кліщовим енцефалітом і туляремією на вершині максимуму вікового циклу сонячної активності в 1957 р (незважаючи на що проводилася, як і в минулі роки, вакцинацію населення). Таким чином, ми виявляємо явну взаємозв'язок людини з рослинним і тваринним світом, в якому всі життєві цикли -захворювання, масові перекочівлі, періоди бурхливого розмноження ссавців, комах, вірусів - протікають синхронно з 11-річними циклами сонячної активності, як і чергування грозовий і спокійною літньої погоди, більшого і меншого виробництва рослинної маси. Гематологи прийшли до висновку, що в роки максимуму сонячної активності норма згортання крові у здорових людей збільшується вдвічі, а так як у серцево-судинних хворих здатність несвертиваемості крові пригнічена, то при збільшенні сонячних плям частішають інфаркти, інсульти.

Тому сьогоднінікого не дивує, коли в ЗМІ повідомляють про несприятливі дні, в які люди, хворі хронічними захворюваннями, повинні поводитися з обережністю. Наведені факти дозволяють нам говорити про вплив космосу на фізіологічні процеси в окремому людському організмі. Але ж одночасно людина є частиною людства, суспільного організму, який також схильний до впливу сонячної активності.

Чижевський спробував встановити взаємозв'язок 11-річних сонячнихциклів з насиченістю історичними подіями різних періодів людської історії. В результаті свого аналізу він зробив висновок, що максимум громадської активності збігається з максимумом сонячної активності. Середні точки течії циклу дають максимум масової діяльності людини, що виражається в революціях, повстаннях, війнах, походах, переселеннях, вказуютьна початку нових історичних епох в історіїлюдства. У крайніх точках течії циклу напруга загальнолюдської діяльності військового або політичного характеру знижується до мінімальної межі, поступаючись місцем творчої діяльності та супроводжуючись загальним занепадом політичного і військового ентузіазму, світом і спокійною творчою роботою в галузі державного будівництва, науки і мистецтва. За підрахунками Чижевського,під час мінімуму сонячної активності соціальна активність складає не більше 5%, під час максимуму - досягає 60%.

Список використанної літератури

1.Вернадський В.І. Біосфера і ноосфера. - М .: Наука, 1989.

2.Вернадський В.І. Філософські думки натураліста.- М .: Наука, 1988.

3.Казначеєв В.П. Вчення В.І. Вернадського про біосферу і ноосферу. - Новосибірськ: Наука, 2005.

4.Концепції сучасного природознавства: Підручник / За ред. В.Н. Лавриненко. - М .: ЮНИТИ, 2004.

5.Кузнєцов В.Н, Ідліс Г.М., Гущина В.Н. Природознавство. - М .: Агар, 2006.

6. Мамонтов Г.С., Захаров В.Б. Загальна біологія: Підручник. - М .: Вища школа, 2003.

7.Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства. - М .: Гардарики, 200

Размещено на Allbest.ru