04.06.20131. Динамика биосферы систему закономерных изменений состояния среды обитания состояние самих живых организмов. «Динамика биосферы» означает. - презентация

1

2 Динамика биосферы систему закономерных изменений состояния среды обитания состояние самих живых организмов. «Динамика биосферы» означает систему закономерных изменений состояния среды обитания живых организмов и соответственно состояние самих живых организмов. Первопричиной солнечной энергии Первопричиной динамики биосферы считают поток поступающей на Землю солнечной энергии (видимый свет, тепловые (инфракрасные) лучи, ультрафиолетовые (УФ), рентгеновские лучи). он определяет совокупность климатических процессов

3 называют погодными условиями (погодой). Конкретное состояние климатических процессов в каждом месте в каждый момент времени называют погодными условиями (погодой). постоянное изменение погодных условий Именно постоянное изменение погодных условий служит главной причиной разнообразных изменений в биосфере. большую роль. Т Воздушные потоки в жизни биосферы играют большую роль. Траектории воздушных потоков периодически отклоняются от средних положений заморозки и оттепели, засухи и дожди, стихийные бедствия В различных местах Земли происходят заморозки и оттепели, засухи и дожди, стихийные бедствия и наоборот – периоды устойчивости природных факторов

4 Геологические факторы конкретизируют влияние погодных изменений конкретизируют влияние погодных изменений на природную среду действие заморозков ослабевает в положительных (выступающих) и усиливается в отрицательных (углубленных) формах рельефа

5 Роль почвенного покрова в замедленной реакции Проявляется в замедленной реакции его на изменения погодных условий. запасы влаги Явление торможения проявляется прежде всего в том, что атмосферная засуха может быть сильной, но в почвенном покрове имеются запасы влаги, которые остались в ней от предыдущих лет. почва нашей планеты

6 Человеческая деятельность не колебательные– поступательные В отличие от естественных экологических факторов обусловливает не колебательные, а – поступательные изменения природы. развитие водного транспорта развитие обменов элементами флоры и фауны между водными бассейнами. Например, развитие водного транспорта – влечет за собой создание каналов, соединяющих различные водные системы и развитие обменов элементами флоры и фауны между водными бассейнами

7 Техносфера Развитие человеческой цивилизации привело к существенной перестройке биосферы. функционировании и устойчивости всей биосферы. Стремление удовлетворить потребности увеличивающейся популяции людей привели к существенному изменению и исчезновению местных экосистем, но и сказались на функционировании и устойчивости всей биосферы. Часто подобное воздействие имеет характер экологической катастрофы. Перестроенную человеком биосферу называют техносферой Перестроенную человеком биосферу называют техносферой (греч. techne - мастерство)

8 факторы устойчивости и стабильности биосферы - Магнитное поле Земли космическое излучение способно за короткий срок Характеризуясь огромной энергией, космическое излучение способно за короткий срок разложить на ионы и электроны весь воздух атмосферы, т.е. уничтожить всю жизнь на Планете. магнитосферу, Земля представляет собой – своеобразный магнит, его силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая защищает живые организмы от солнечного излучения. Магнитное поле Земли Магнитное поле Земли – фактор, без которого она не смогла бы зародиться в прошлом, не смогла бы сохраниться в настоящем

9 Создание автотрофными организмами кислородной сферы молекулярном состоянии процессы минералообразования С появлением такого активного элемента, как О 2 в свободном, т.е. молекулярном состоянии, существенно изменились процессы минералообразования в поверхностных слоях геологической оболочки планеты резко изменились и все химические факторы существования следовательно резко изменились и все химические факторы существования живого вещества. Автотрофы

10 Образование озона в стратосфере озона, 0,0001% Наполнение атмосферы кислородом способствовало и появлению в ней озона, что связано с реакцией фотодиссоциации поступающего туда молекулярного кислорода под воздействием УФ - излучения Солнца с длиной волны менее 280 нм. Количественное содержание 0,0001%, газ - защитный барьер 85-90% 85-90% озона находиться в тропосфере. О 2 (hv) О+О (атомарный); О+О 2 О 3 О 3 (hv) О 2 +О Озоновый слой земли ослабляет полосу ультрафиолетового излучения с длиной волны нм. Озоновый слой земли предотвращает поступление на ее поверхность опасных для живых организмов жестких ультрафиолетовых лучей с длиной волны менее 280 нанометров (нм) и значительно ослабляет полосу ультрафиолетового излучения с длиной волны нм

11 - Высокое видовое разнообразие общего потока веществ и распределении энергии; живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока веществ и распределении энергии; биогенных и абиогенных процессов; -тесное переплетение и взаимосвязь биогенных и абиогенных процессов; степь тропический лес (видовое разнообразие)

12 Согласованность циклов отдельных элементов замкнутый цикл круговорота биогенных элементов в природе Одним из принципов функционирования экосистемы является замкнутый цикл круговорота биогенных элементов в природе, что позволяет поддерживать постоянство химических факторов среды. Непрерывному круговороту в биосфере Земли подвергаются следующие элементы:

13 Геохимические циклы Живое вещество биосферы; фитомассы суши (биомасса наземных растений) - 14 лет; фитомассы океана; полная смена вод в гидросфере – за 2800 лет; кислорода в атмосфере – за несколько тысяч лет; СО 2 – за 6,3 года. Геохимические циклы охватывают атмосферу, океан, толщу донных осадков и кору выветривания. Наиболее жизненно важными считаются вещества, из которых состоят белковые молекулы – углерод, азот, кислород, фосфор

14 системы низших рангов: биогеоценозы, популяции, организмы. Биосфера - это сложная, грандиозная эколо- географическая система, включающая в себя многочисленные системы низших рангов: биогеоценозы, популяции, организмы. взаимодействуют друг с другом Все они взаимодействуют друг с другом и обеспечивают: устойчивость биосферы; - определенную устойчивость биосферы; ее развитие, эволюцию - ее развитие, эволюцию

15 Свойства и функции живого вещества Ключевую роль функции живого вещества Ключевую роль во всех биосферных процессах играют живые организмы и сущность этих процессов раскрывается через функции живого вещества в биосфере, обусловленные его специфическими свойствами. Современная классификация функций живого вещества (А.В. Лапо) выделяет десять основных функций: 1.Энергетическая функция 1.Энергетическая функция связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей ее по цепям питания, и рассеиванием. 2.Газовая функция 2.Газовая функция проявляется в способности изменять и поддерживать определенных газовый состав среды обитания и атмосферы в целом

16 3. Окислительно-восстановительная функция 3. Окислительно-восстановительная функция выражается в интенсификации под влиянием живого вещества процессов окисления и восстановления. 4. Концентрационная функция концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы 4. Концентрационная функция заключается в способности живых организмах концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы, поглощаемые из среды. Противоположная по результатам рассеивающая функция проявляется через питательную и транспортную деятельность организмов. 6. Деструктивная функция разрушении организмами и продуктами их жизнедеятельности, 6. Деструктивная функция состоит в разрушении организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе после их смерти, как мертвого органического вещества, так и косных веществ

17 7. Транспортная функция в переносе вещества в результате активной формы движения 7. Транспортная функция выражается в переносе вещества в результате активной формы движения. 8. Средообразующая функция состоит в преобразовании физико-химических параметров среды 8. Средообразующая функция является результатом совместного действия других функций и состоит в преобразовании физико-химических параметров среды в условия, благоприятные для существования живых организмов. 9. Средорегулирующая функция равенством скоростей синтеза и распада 9. Средорегулирующая функция – исключительно точной биотической регуляцией окружающей среды. Она задается высокой степенью замкнутости биотического круговорота – равенством скоростей синтеза и распада органических веществ

18 10. Информационная функция живого вещества биосферы 10. Информационная функция живого вещества биосферы. активная («живая») информация, отличающаяся от той «мертвой» информации С появлением первых примитивных живых существ на планете появилась и активная («живая») информация, отличающаяся от той «мертвой» информации, которая является простым отражением структуры. Способность воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию Способность воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию совершила опережающую эволюцию в природе и стала важнейшим экологическим системообразующим фактором

19 Эволюция Биосферы Возникновение жизни на Земле Возникновение жизни на Земле – вопрос дискуссионный. Начало Эволюции – начало жизни. В.И. Вернадский материи или энергии. образование живого вещества из неживого на земле В.И. Вернадский считал жизнь явлением вечным, подобным материи или энергии. Считал, что в геологической истории образование живого вещества из неживого на земле произойти не могло. «Все живое – из живого». Принял принцип флорентийского врача Франческо Реди (1668) – «Все живое – из живого»

20 В работе 1965г «Химическое строение Биосферы Земли и ее окружения» В.И.Вернадский пишет: материально – энергетические условия «Надо искать не следов начала жизни на нашей планете. А материально – энергетические условия для проявления жизни». Вернадский В.И. предполагал наличие живого вещества на Венере; природные органические вещества абиогенного происхождения. -В настоящее время получены и хорошо изучены природные органические вещества абиогенного происхождения. В стерильно отобранных вулканических пеплах и грозовых тучах после молнии обнаружены аминокислоты

21 аминокислоты из водорода, аммиака и метана в бескислородной среде Руттен, Стэнли Миллер (1953), Юнг (1974), Опарин (Россия) получили аминокислоты из водорода, аммиака и метана в бескислородной среде под действием электрических разрядов и УФ- излучения Метан и аммиак первичной атмосфере не вызывает сомнений. Метан и аммиак были выбраны для опытов потому, что их присутствие в первичной атмосфере не вызывает сомнений. Они автоматически появляются на планете в момент ее образования Метан и аммиак примесью к водороду первичная атмосфера Метан и аммиак являются обязательной примесью к водороду в туманностях, входят в состав кометного льда и т. д. первичная атмосфера В.И.Вернадский

22 Абиогенез АБИОГЕНЕЗ Ученые второй половины 20 века, не допуская попадания жизни на Землю с других планет, признали АБИОГЕНЕЗ (т.е. возникновение биогенного вещества из косного). Гипотеза о космическом происхождении Гипотеза о космическом происхождении живого вещества (В.И.Вернадского) также получила подтверждение. нуклеотиды, аминокислоты). В Антарктиде обнаружили большое количество метеоритов на поверхности льда (в них обнаружили нуклеотиды, аминокислоты). Таким образом, Таким образом, матрица «живого» в виде органического вещества существует в космосе и может переноситься на далекие расстояния

23 « На пороге…» академик Никита Моисеев Картину Мира начального взрыва до появления живого вещества Картину Мира можно представить как эволюцию единой системы Вселенной от начального взрыва до появления живого вещества и разума (…и общества). за счет внутренних взаимодействий самой системы. Развитие системы происходит за счет внутренних взаимодействий самой системы. этап появления живого вещества Имеет место грандиозный процесс самоорганизации, в котором важнейшим этапом является – этап появления живого вещества Вселенная составляющая СУПЕРСИСТЕМЫ, Вселенная не самостоятельная система, а составляющая СУПЕРСИСТЕМЫ, в которой одним из этапов отбора – является возможность появления живого вещества