Текущая версия на 11:18, 9 июля 2012

Гипермаркет знаний>>Естествознание>>Естествознание 11 класс>> Составляющие биосферы

                                                                          6.3. Составляющие биосферы

Можно выделить три оболочки Земли: атмосферу, гидросферу и литосферу. Они  определяют  три  сферы жизни,  три  среды  обитания  разнообразных организмов. В  зависимости от среды обитания (или нескольких сред) в процессе эволюции организмами была выработана специфичная форма тела, органы передвижения, газообмена, способы размножения и так далее. Живые организмы приспособились к оболочкам Земли, но они их значительно изменили.

Достаточно  сравнить  составы  первичной  и  современной  атмосфер  по кислороду, например. В первичной атмосфере кислород почти отсутствовал, теперь же его относительное содержание достигает 23%. Весь имеющийся в настоящее  время  атмосферный  кислород  появился  в  результате  жизнедеятельности  растений.  Они  же  поглотили  громадное  количество  углекислого газа. Вся почва обязана своим происхождением живым организмам, ряд месторождений полезных ископаемых (меловые отложения, уголь, нефть и другие)  появились  при  участии  растений,  бактерий  и  простейших  организмов. Коралловые рифы в океане созданы морскими губками и кораллами. Поэтому современная геобиосфера - это и среда жизни, и результат жизнедеятельности. Появление Жизни начинает менять эволюцию планеты.
 
Специфической  особенностью  биосферы  является  биогенный,  то  есть связанный с жизнедеятельностью живых организмов, круговорот веществ, в котором  они (организмы)  связаны  в  трофические  сети (цепи  потребления пищи).  Здесь  каждый  вид  использует  определенные  источники  питания  и вместе с тем сам служит пищевым объектом. Источники питания, количество,  свойства и  доступность пищи  в  значительной мере  лимитируют распределение и численность любой популяции и во многом определяют её эволюционную судьбу.

По  оценкам  ряда  ученых,  ежегодно  в  биосфере  образуется  примерно 230 млрд.  т органического  вещества. В большинстве  случаев  в каждом  следующем звене трофической цепи биомасса организмов уменьшается на один порядок  величины.  Пока  организм  живет,  он  поддерживает  гомеостаз "вопреки" законам неорганического мира. Погасла жизнь организма (от примитивной  амебы  до  млекопитающего),  и  начинаются  неотвратимые  физикохимические процессы распада. Чтобы быть устойчивым явлением планетарного масштаба, Жизнь  объективно  требует  разнообразия  видов  организмов, разнообразия форм и уровней живой природы. На  это обращал особое  внимание геохимик В.И. Вернадский.  

В  чем  биологическая  роль  разнообразия?  Представим  себе,  что  вся жизнь  представлена  единственным  видом,  нашедшим  себе  подходящий  источник полезных для его жизни и поддерживающих её каких-то веществ. Поскольку ресурсы планеты физически ограничены, рано или поздно  этот вид извлечет, исчерпает свой источник питания, а в окружающую среду выделит горы отходов жизнедеятельности. На чем всё и  закончится. Поэтому равновесие между  синтезом  и  распадом живого  вещества  является  необходимым условием устойчивой жизни как биосферы Земли.  

Три  экологических  категории организмов  должны  быть  представлены в устойчивой биосфере.

Продуценты,  как  правило, аутотрофы, то есть сами себя обеспечивают пищей. Это  в первую очередь  водоросли  и  растения,  они  используют  внешние  источники  энергии (солнечную,  геотермальную)  и минеральных  веществ  для  построения своих организмов. Процессы их жизни идут с накоплением рассеянного вещества и концентрацией превращенной энергии солнца или тепла Земли в химическую энергию биомассы.

Консументы -  потребители,  они  используют  по  большей  части  уже произведенную  органику,  то  есть  растения,  насекомых, животных. В  своих клетках  они  преобразуют  старые  и  создают  новые  органические  вещества (белки, липиды, ферменты и другие), а в окружающую среду выделяют шлаки.
 
Редуценты  необходимы  для  обратного  процесса -  деполимеризации белков и других сложных по структуре и составу органических соединений в более простые формы, которые могут быть использованы продуцентами наряду с неорганическими материалами.  

Несколько отвлекаясь, можно сказать, что приведенная триада Продуценты-  Консументы - Редуценты  фактически  соответствует  триадам  богов Созидания - Существования - Разрушения.

Иногда экологи говорят, что в живой природе утилизуется всё, что экологические  системы  безотходны.  Это  явное  преувеличение,  при "стопроцентной" утилизации не сформировались бы почвы, не отлагались бы трофы. Мелы, известняки, мраморы,  сланцы, уголь и нефть -  это  вещества,  вышедшие из циклов  обмена  за предыдущие  эпохи  существования  биосферы. Повидимому, главное не в том, чтобы не было вообще отходов, а в том, чтобы они были в такой форме введены в природу, в которой они оказывают наименьшее действие на составляющие биосферы. Реальными зонами, в которых происходит биогенный круговорот веществ, являются биоценозы или экосистемы.

Биоценозом называют совокупность (набор) разных видов организмов, которые сосуществуют в данных географических и климатических условиях.

Разнообразию  географических  условий  Земли  соответствуют  различные биоценозы, с различными или похожими видовыми составами организмов. В каждом из биоценозов существуют вариации видов в пределах биологических родов, в процессах конкуренции за пищевые ресурсы это обеспечивает  как  внутривидовой  естественный  отбор,  так  и  межвидовой.  Одновременно это обеспечивает устойчивость биоценоза: если что-то случится с одним из видов и он исчезнет, его место займет близкородственный.  

Множество  биоценозов -  тоже  гарантия  устойчивости  на  уровне  всей биосферы.  Геологические  или  климатические  катастрофические  изменения могут  вывести  из  строя  один  или  несколько  из  миллионов  биоценозов,  но биофонд  будет  сохранен  в  других,  это поддержит  круговорот органических веществ и поможет восстановить со временем равновесие. Вообще, в послед  146ние годы все большее число естественников приходит к признанию принципа минимально  необходимого  разнообразия  в  каждой  из  экосистем (на  уровне биоценозов и на уровне всей биосферы). Если число видов в биоценозе становится меньше минимально необходимого,  то природное равновесие нарушится с далеко идущими последствиями.  

Каждая  экосистема  представляет  из  себя  весьма  сложную  по  взаимосвязям  организмов  систему. Оценка  сложности  по  количеству  информации, необходимой  для  её  описания,  дает  примерно  следующие  цифры:  для  простейшего  вида и  его  среды обитания  требуется 1060 бит информации,  сложность человеческого организма оценивается как 101000 бит информации!  

Считать,  что  мы  уже  разобрались  с  вопросом  о «вредных»  и «полезных» организмах в биоценозах, которые нас окружают в природе, нет достаточных оснований. По-видимому, нет  абсолютно вредных, как и  абсолютно полезных, животных, птиц, насекомых и бактерий. Все определяется количественной соразмерностью составляющих элементов, то есть оптимальностью экосистемы, которая поддерживается в биосфере естественным путем. Замена  биосферы  подобной  искусственной  средой,  управляемой  техническими средствами,  представляется  утопией:  просто  слишком  велик  тот  объем  информации, который потребуется перерабатывать одновременно.

Важно ещё отметить вот что: любая система развивается за счет окружающей её среды. Выше отмечалось, что в основе биосферы находятся продуценты - растения. Они используют энергию, источником которой является космическая среда - солнечная система. Генофонд растений является бесценным достоянием не отдельной республики или союза государств, а всего настоящего  и  будущего  человечества.  Поэтому  сохранение эндемиков  растительного мира -  не  прихоть  ботаников,  это  забота  о  сохранении  генофонда базиса биоценозов и биосферы.

Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.

Содержание урока
 конспект урока
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.