УЧЕНИЕ О

БИОСФЕРЕ

Лекция 15

Экология, радиоэкология и основы энергосбережения И.В. Абрамова

2013 БрГУ имени А.С. Пушкина

1. Учение В.И. Вернадского о

биосфере.

2. Биосфера, состав, границы.

3. Живое вещество. Функции живого

вещества.

1. Учение В.И. Вернадского о

биосфере.

1802 г. Ж.Б. Ламарк «Гидрогеология»«…в природе существует особая сила, могущественная

и непрерывно действующая, которая обладает способностью образовывать сочетания, умножать их разнообразить их…»

«влияние живых организмов на вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его внешнюю кору, весьма значительно, потому что эти существа, бесконечно разнообразные и многочисленные, с непрерывно сменяющимися поколениями, покрывают своими постепенно накапливающимися и все время отлагающимися остатками все участки поверхности земного шара»

Биосфера 1875 г. Эдуард Зюсс (австрийский геолог)

«Лик Земли»

поверхностный слой Земли, в котором обитают организмы

1845-1862 гг. Александр фонГумбольдт«Космос»

1899 г. Василий Васильевич Докучаев

учение о географических зонах

«Изучались, главным образом, отдельные тела, минералы, горные породы, растения и животные, - и явления, отдельные стихии (огонь, вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука и достигла удивительных результатов, но не их соотношения, не та генетическая, вековечная и всегда закономерная связь между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительным, животным и минеральным царствами, с одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным миром - с другой. А между тем, именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, лучшую и высшую прелесть естествознания»

В.В. Докучаев

Владимир Иванович Вернадский

1926 г. «Биосфера» (очерки«Биосфера в космосе» и «Область жизни»)

1944 г. «Несколько слов о ноосфере»

1965 г. «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения»

1978 г. «Живое вещество»

В.И.Вернадский

(1863-1945)

Лик Земли не является результатом случайных явлений, а отвечает определенной резко ограниченной геологической земной оболочке –биосфере – одной из многих других, имеющих определенную структуру, характерную для земных планет. Эту структуру удобно называть организованностью по характеру идущих в ней геологических процессов

В.И. Вернадский

Биосфера

греч. bios – жизнь, sphaira – шар

это та оболочка Земли, в которой

существовали и существуют живые

организмы и в образовании которой они

играли и играют основную роль.

2. Биосфера, состав, границы

Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 ∙ 1012 т

(около 0,01 % массы всей биосферы).

97 % из этого количества занимают растения, 3 % – животные.

Биосфера(как место обитания организмов)

аэробиосфера гидробиосфера

аквабиосфера

маринобиосфера

геобиосфера

террабиосфера

(фитосфера и педосфера)

литобиосфера

Гидробиосфера(по интенсивности света)

фотосфера дисфотосфера1%

афотосферамеланобиосфера

Биосфера

Фотобиосфера Меланобиосфера

Мегабиосфера

Апобиосфера

Парабиосфера

Биосфера

Метабиосфера

Выше 60-80 км, биогены

заносятся в незначительном

количестве

Верхняя граница –

озоновый экран

Верхняя граница – на высоте 6

км, нижняя граница – на

глубине 4 км

«область былых биосфер»

Слой литосферы,

преобразованный жизнью, но в

котором живые существа

отсутствуют

Слой атмосферы, вся гидросфера и часть

литосферы, где постоянно или временно

присутствует жизнь или те слои, которые в

прошлом преобразованы или испытывали

влияние «былых биосфер»

Экологический

энциклопедический

словарь

Панбиосфера

ли

тоб

ио

сф

ер

а

ли

тос

фе

ра те

рр

аб

ио

сф

ер

афитосфера

педосфера эуб

ио

сф

ер

а

гид

ро

би

осф

ер

а

ма

ри

но

би

ос

фе

ра

акв

аб

ио

сф

ер

а

аэр

об

ио

сф

ер

а

гео

би

ос

фе

ра

мега

би

осф

ер

а

тр

оп

ос

фе

ра

стр

ато

сф

ер

а

артебиосфераапобиосфера

парабиосфера

альтобиосфера

тропобиосфера

гипотеррабиосфера

теллурибиосфера

гипобиосфера

абиосфера

метабиосфера

Основные подходы:- энергетический (связь биосферных явлений

с космическим излучением (прежде всего, излучением Солнца) и радиоактивными процессами в недрах Земли);

- биогеохимический (роль живого в распределении атомов в биосфере);

- информационный (принципы организации и управления в живой природе);

- пространственно-временной(формирование и эволюция различных структур биосферы);

- ноосферный (глобальные аспекты воздействия человека на окружающую среду).

Пределы выживания организмов:

В латентном состоянии могут переносить температуру от абсолютного нуля до 180º, давление – от малых долей атмосферы до тысячи и более атм. на больших глубинах.

Споры бактерий, мицелий некоторых грибов не теряют жизнеспособности в условиях высокого вакуума (10-11 мм рт. ст.).

Бактерии могут выдерживать облучение 2–3 млн рад при температурах жидкого воздуха, переносить температуры жидкого воздуха (-192º), гелия (-268,9º), водорода (-259,1º).

3. Живое вещество и его функции

живое вещество

косное вещество

биогенное вещество

биокосноевещество

радиоактивное вещество

вещество рассеянных

атомов

космическое вещество

Группы вещества (по В.И. Вернадскому)

Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей. Живое вещество представлено совокупностью живых организмов, существующих в данный момент времени и численно выражено в элементарном химическом составе, в весе, энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием, питанием, размножением

В.И. Вернадский

Аксиомы теоретической биологии по

Б.М. Медникову, 1982

1. Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы

для его построения (генотипа), передающейся по наследству из

поколения в поколение (аксиома Вейсмана).

2. Генетическая программа образуется матричным путѐм. Как матрица, на

которой строится ген будущего поколения, используется ген

предшествующего поколения (аксиома Н.К. Кольцова).

3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы

в результате различных причин изменяются случайно и ненаправленно,

и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной

среде (1-я аксиома Ч. Дарвина).

4. Случайные изменения генетических программ при становлении

фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н.В. Тимофеева-

Ресовского).

5. Многократно усиленные изменения генетических программ организма

подвергаются отбору условиями внешней среды (2-я аксиома

Ч.Дарвина).

Особенности живого вещества Химический состав

Элементы

Макроэлементы МикроэлементыУльтрамикро-

элементы

H-10%, O-70%, C-18%,

N-2%

Na, K, Ca, Mg, Fe,

P, S, Cl

Zn, Cu, I, F, Mo, Mn, Co Au, U, Ra, Se и др.

Особенности живого вещества

Способ использования энергии

Способность к самовоспроизведению

Высокая функциональная

активность. «Напор жизни»

1940 г. В.И.Вернадский

1 Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению (жизнь стремится заполнить в максимальном объеме любое пригодное для нее пространство).

2 Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы (увеличение продуктивности растений и животных в ходе эволюции).

3 В течение геологического времени, с криптозоязаселение нашей планеты было максимально возможным для живого вещества, которое тогда существовало.

4 Количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа.

Фундаментальные законы геохимической

деятельности живых организмов в

биосфере

Пять основных биосферных

функций живого вещества:

энергетическая функция

газовая функция концентрационная

функция

окислительно-восстановительная

функция

деструктивная функция

Формы концентрации живого

вещества в биосфере

Пленки жизни

Приурочены к границам раздела фаз

В океане 2 пленки (планктонная и донная)

На суше 2 пленки (наземная и почвенная)

Сгущения жизни

На суше: леса, болота, поймы рек, озера

В океане:

1. Прибрежное,

2. Саргассовое,

3. Рифовое,

4. Апвеллинговое,

5. Абиссальное рифтовое

Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик –

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык…

Ф.И. Тютчев