Основные законы Биосферы

    Сравнение масс оболочек Земли.

    Оболочки  Земли Масса, т Отношение к  массе живого вещества

    Живое вещество 2,4 . 1012 1

    Атмосфера 5,15 .1015 2 146

    Гидросфера 1,5 х 1018 602 500

    Земная  кора 2,8 х 1019 1 670 000

    Биосфера  не находится и никогда не находилась в состоянии равновесия. Она получает энергию Солнца и, в свою очередь, излучает определенное количество энергии в космос. Эти энергии разного свойства (качества). Получает Земля коротковолновое излучение - свет, который, трансформируясь, нагревает Землю. А в космос от Земли уходит длинноволновое тепловое излучение. И баланс этих энергий не соблюдается: Земля излучает в космос несколько меньше энергии, чем получает от Солнца. Эту разность - небольшие доли процента - и усваивает Земля, точнее, ее биосфера, которая все время накапливает энергию. Этого небольшого количества накапливаемой энергии оказывается достаточно для того, чтобы поддерживать все грандиозные процессы развития планеты. Этой энергии оказалось достаточно для того, чтобы однажды на поверхности нашей планеты вспыхнула жизнь и возникла биосфера, чтобы в процессе развития биосферы появился человек и возник Разум.

    Всего растительный покров земного шара ежегодно фиксирует 687 х 1018 кал. солнечной энергии, в том числе растительность континентов  √ 426 х 1018 кал.(52,8млрд.т углерода в  год), а растения океана √ 26 х 1018 кал.(24,8 млрд.т углерода в год).

    На  поверхность Земли поступает  за год 510 х 1018 ккал. солнечной энергии. Из этой энергии растениями связывается - только 0,13%. Растительность суши использует солнечную энергию 0,3%, а растения океана на 0,07%.

    Живые организмы и биосфера в целом  состоят из тех же химических элементов, которые встречаются в окружающей среде. Во всех живых организмах преобладают в основном 14 элементов, их называют биогенными: Н2 ;С ;02. Они составляют 99,9% веса живых организмов, образуют 99% веса всей земной коры нашей планеты и тем самым обеспечивают устойчивость жизни на Земле. Все остальные химические элементы находятся в рассеянном состоянии. Большую часть веса живых организмов дают 02 и С. Они составляют от 50 до 90% их сухого абсолютного веса. "Совокупность живых организмов √ писал В.И.Вернадский, образует лишь малую долю всей массы вещества биосферы, вес этого вещества представляет много триллионов метрических тонн (1012 ), вес биосферы несколько квинтиллионов тонн(1018).

    Человечество  производит по крайней мере в 2000 раз больше отбросов органического происхождения, чем вся остальная биосфера. Отходами или отбросами условимся называть вещества, которые надолго исключаются из биогеохимических циклов биосферы, то есть из кругооборота веществ в Природе. Другими словами, человечество кардинальным образом меняет характер функционирования основных механизмов биосферы.

    Первичная продукция, доступная гетеротрофам (человеку) составляет максимум 4% от общей  лучистой энергии Солнца, в оптимальном  среднем - 0,5% и в общем для биосферы - 0,1%. Это чистая первичная продукция. Если же говорить об урожае полезных для человека растений (зерна пшеницы), то это не более трети чистой первичной продукции, т.е. 1% поступающей солнечной энергии (максимально -0,15% для биосферы - 0,03%. Это абсолютные лимиты естественной урожайности.) Более высокого урожая можно достигнуть вложив дополнительную энергию мин. удобрений, сельхозмашин, топлива и т.п. Но превысить природный максимум невозможно. Большее вложение энергии ведет к разрушению экосистем.

    Собирательство  давало от 0,4 до 20 кг/га сухого вещества в год; сельское хозяйство без  минерального горючего - 50-200 кг/га сухого вещества в год; увеличение вложения энергии привело к 2 000- 20 000 кг/га сухого вещества. Теоретический предел при максимальном использовании энергии - 80 000 кг/га в год. 

    Чистая  первичная продуктивность в среднем  в год по основным типам экосистем  в г х м2 в год:

    Заросли водорослей и рифы 2 500

    Влажные тропические леса 2 200

    Болота 2 000

    Тропические сезонно-зеленые леса 1 600

    Эстуарии 1 500

    Вечнозеленые  леса умеренного пояса 1300

    Листопадные леса умеренного пояса 1 200

    Культивируемые  земли 650

    Первичная продукция живого вещества планеты  в экосистемах основных типов (Одум, 1986.)

    Тип экосистем Продуктивность в тыс. ккал/кв.м

    пустыни <0,5

    Луга, пастбища, глубокие озера, горные леса 0,5-3,0

    Влажные леса, мелководные озера 3-10

    Эстуарии, коралловые рифы 10-25

    Воды  на шельфе 0,5-3,0

    океан <0,5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Основные  законы Биосферы

    Основные  законы определяющие функционирование биосферы (и других экосистем)

    Принцип устойчивого неравновесия живых  систем Э.Бауэра: все и только живые  системы никогда не бывают в равновесии и используют за счет своей свободной  энергии постоянную работу против равновесия, требуемого законами физики и жизни при существующих внешних условиях.

    Закон биогенной миграции атомов В.И.Вернадского  утверждает, что миграция химических элементов во всех экосистемах, включая  биосферу в целом, осуществляется при  непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом живущим сейчас и жившим ранее.

    Закон физико-химического единства живого вещества В.И.Вернадского: все живое  вещество Земли физико-химически  едино.

    Закон константности живого вещества: количество живого вещества (для данного геологического периода) есть константа.

    Закон сохранения структуры биосферы (первый закон экодинамики Ю.Голдсмита): в живой природе наблюдается  постоянное сохранение информационной и соматической структуры, хотя она и несколько меняется с ходом эволюции.

    Закон стремления к климаксу (второй закон  экодинамики Ю.Голдсмита): для сохранения структуры биосферы живое стремится  к достижению состояния зрелости, или экологического равновесия.

    Принцип экологической комплементарности (дополнительности): никакая функциональная часть экосистемы не может существовать без других функционально дополняющих частей.

    Принцип экологической конгруэнтности (соответствия): функционально дополняя друг друга, живые составляющие экосистем вырабатывают для этого соответствующие приспособления, скоординированные с условиями абиотической среды.

    Оба эти правила объединяются в рамках третьего закона экодинамики Ю.Голдсмита - принцип экологического порядка  или экологического мутуализма (взаимопомощи).

    Закон самоконтроля и саморегуляции живого (четвертый закон экодинамики  Ю.Голдсмита): живые системы и  системы под управляющим воздействием живого способны к самоконтролю и  саморегулированю в процессе их адаптации  к изменениям в окружающей среде.

    Правило автоматического поддержания глобальной среды обитания: живое вещество в  ходе саморегуляции и взаимодействия с абиотическими факторами автоматически  поддерживает среду жизни, пригодную  для ее развития. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Заключение

    Биосфера  – важнейшая система, значимость которой невозможно переоценить, т.к. именно биосфера является той средой, в которой человечество может  существовать. Современная структура  биосферы - продукт длительной эволюции многих систем разной сложности, последовательно стремящихся к состоянию динамического равновесия.

    Развитие  биосферы предстает как чередование  этапов эволюции, прерываемых скачкообразными  переходами в качественно новые  состояния. В целом при этом образовывались все более сложные и упорядоченные формы живого вещества. Перечень различных вех в истории развития биосферы: появление простейших клеток-прокариотов (лишены оформленного ядра – вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли); появление клеток-эукариотов (содержит оформленное ядро, отделенное оболочкой от цитоплазмы); объединение клеток-эукариотов с образованием многоклеточных организмов, функциональная дифференциация клеток в них; появление организмов с твердыми скелетами, открывшее путь к образованию высших животных; возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга как центра сбора, переработки, хранения информации и управления на ее основе функционированием и поведением организмов; формирование разума как высшей формы деятельности мозга.

    Вершиной  направленного развития биосферы стало появление в ней человека, открывшего эру становления на Земле разума. В истории Земли был период чисто геологической эволюции, его сменил период геолого-биологической эволюции, а с появлением человека открылся период психогенеза – духовной эволюции. Рождение разума знаменует собой ни с чем не сравнимый качественный переход к новой стадии развития мира.

    Эволюционный  процесс в биосфере носит многоуровневый характер. В разное время эволюция протекала и продолжает протекать  в наши дни на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, на уровне органов, организмов, популяций и видов, биоценозов. Различаясь на каждом из этих уровней, процессы эволюции сливаются в единый процесс развития биосферы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Список  используемой литературы:

1. http://environments.land-ecology.com.ua
2. http://knowledge.allbest.ru/ecology/2c0b65635b3ac68a5d43b88421206c27_0.html
3. http://www.bibliotekar.ru/ecologia-6/31.htm