Лекція 2 тема 2 будова біосфери та її функціонування біосфера




Сторінка1/4
Дата конвертації14.12.2016
Розмір0,53 Mb.
  1   2   3   4




ЛЕКЦІЯ 2

ТЕМА 2 БУДОВА БІОСФЕРИ ТА ЇЇ ФУНКЦІОНУВАННЯ
Біосфера (від грецької „bios” – життя, „sphario” – оболонка) – оболонка Землі, в якій існує життя. На підставі праць В.І.Вернадського та його послідовників приймається визначення біосфери як загальнопланетної оболонки, до складу якої належать нижні шари атмосфери (від поверхні Землі до озонової оболонки, до висоти близько 25-40 км), гідросфери (до найбільшої глибини – Маріанської улоговини в Тихому океані – 11030 м), верхні шари літосфери (до глибин, де вода перебуває в рідкому стані, приблизно 5 км). Її склад і будова зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів. Біосфера існує з часу виникнення життя на Землі. ЇЇ структура неоднорідна в біогеохімічному плані, що є наслідком різноманітних речовинно-енергетичних колообігів. У біосфері відбувається перетворення сонячної енергії та нагромадження її в органічній речовині. Вона, внаслідок взаємодії її живих і неживих компонентів, акумуляції і перерозподілу в ній енергії, є термодинамічно відкритою, самоорганізованою, саморегульованою, динамічно зрівноваженою, стійкою, глобальною системою.

Розглянемо коротко еволюцію біосфери.

Еволюція біосфери умовно поділяють на кілька фаз. Першаформування ранньої земної кори, атмосфери, гідросфери, виникнення геологічного колообігу речовин (циркуляція атмосферних мас, води і розчинених у ній мінералів, переміщення продуктів гірських порід на поверхню планети і знову в її надра – приблизно 4,6 млрд. років тому). Друга хімічна еволюція – розвиток процесів синтезу і накопичення простих органічних сполук, необхідних для існування життя (амінокислот, азотистих основ, простих вуглеводнів) – приблизно 4,6 –3,8 млрд. років тому. Третя (3,8-1,2 млрд. р. тому) – розвиток давньої біосфери, виникнення біологічного колообігу речовин, формування кисневої атмосфери. Четверта (1,2 млрд. р. тому – теперішній час) – заселення суші, розвиток сучасного біорозмаїття світу. Перші живі організми були анаеробами (існували в безкисневому середовищі), потім з’явилися організми автотрофи, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук (вуглекислого газу, води, фосфоромісних сполук за допомогою сонячної енергії (фотосинтез) або окисних реакцій (хемосинтез)). Першими фотосинтезуючими організмами були бактерії (ціанобактерії), які дали початок розвитку процесів у трофічному ланцюгу “продуценти - консументи - редуценти”, ланцюгу живлення, який через неживу речовину – мінеральні сполуки – замкнувся у коло. З потоку речовин у цьому колі утворився біологічний колообіг речовин.

Геологічний і біологічний колообіги речовин разом склали біогеохімічний колообіг, який формувався впродовж 1,5-2 млрд. років, потім стабілізувався і суттєво не змінювався останні 2 млрд. роки. Фотосинтезуючі продуценти практично сформували на Землі кисневу атмосферу.

Біосфера є відкритою термодинамічною системою. Енергію вона отримує від Сонця та з надр Землі (теплова енергія радіоактивного розпаду речовин у земній корі та ядрі планети). В біосфері отримана енергія трансформується і розсіюється, підпоряковуючись двом фундаментальним законам термодинаміки.

Перший закон термодинаміки - це закон збереження енергії (енергія не може ні з’явитися, ні зникнути, вона лише переходить з однієї форми в іншу).

Другий закон термодинаміки вивчає напрям якісних змін енергії в процесі її переходу з однієї форми в іншу (закон описує співвідношення корисної та марної роботи під час переходу форм енергії). За другим законом, будь - яка робота супроводжується трансформацією високоякісної енергії в енергію нижчої та найнижчої якості – теплоту – та призводить до зростання ентропії (кількість енергії найнижчої якості непридатної до корисної роботи, тобто розсіювання енергії). Ентропія екосистеми – міра невпорядкованості екосистеми, міра кількості енергії, недосяжної для використання; максимальна ентропія характерна для деградованих екосистем, або таких, що перебувають на стадії вимирання.

Вважають, що еволюція біосфери відбулася у напрямі зменшення ентропії.

До поняття “біосфера”, як “зону життя” близько підійшов французький біолог Ж.Б.Ламарк (1802). Але сам термін “біосфера” вперше застосував австрійський геолог Е.Зюсс (1875).

Науково обгрунтував учення про біосферу в 1926 р. видатний учений, засновник і перший президент Академії наук України В.І.Вернадський (1863-1945). Він довів, що живі організми мають вирішальний вплив на всі геологічні процеси, які формують обличчя Землі. Саме життедіяльністю живих організмів зумовлюється хімічний склад атмосфери, концентрація солей у гідросфері, утворення і руйнування гірських порід, утворення грунтів тощо. Живі організми не тільки пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють. В.І.Вернадський писав, що “Біосферу можна розглядати як простір над земною корою, зайнятий “трансформаторами”, що перетворюють космічне випромінювання на корисну земну енергію – електричну, механічну, хімічну, термічну та інші”.

Сучасне визначення біосфери (Г.О.Білявський та ін.): “Біосфера – це цілісний комплекс усіх екосистем планети, відкрита термодинамічна система, яка зовні отримує енергію і речовини для синтезу органічних і виділяє в природне середовище відходи, що забезпечують її стійкість”.

Верхня межа біосфери, за В.І.Вернадським, є променевою, а нижня – термічною. Променева межа зумовлена наявністю жорсткого короткохвильового випромінювання від якого життя на Землі захищає озоновий шар, термічна – наявністю високих температур і знаходиться на суші в середньому на глибині 3-3,5 км від земної поверхні.



Приблизна маса біосфери становить - це 0,05% маси Землі, а обєм - , що становить 0,4% обєму планети.

За даними Ф.Я.Шипунова (1980) найбільшу товщину біосфера має на тропічних широтах – 22 км, найменшу – на полярних – 12 км.

Живі організми постійно споживають енергію. Потік енергії у біосфері має один напрямок: від Сонця через рослини (автотрофи) до тварин (гетеротрофи), або від продуцентів до консументів.

В екології автотрофи називають продуцентами.

  1   2   3   4


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка