Многообразие живых организмов и устойчивость биосферы

Министерство  образования и науки Российской Федерации 

ГОУ ВПО  «Алтайский государственный технический 

университет им. И.И.Ползунова» 
 
 

Кафедра естествознания и системного анализа 
 

Многообразие  живых организмов и устойчивость биосферы

Тезисы  доклада

по  курсу «Концепции современного естествознания» 
 
 
 
 

                                                                                  Дата сдачи_____________ 

                                                                                    Выполнила – Утрясова К.А.

                                                                              студентка группы СР-01 

                                                                             Проверил – Попов А.В.

                                                                                      к.ф.-м.н., доцент 
 
 
 
 
 
 

                                                       Барнаул - 2011

    Еще в трудах античных ученых имелись  представления об устройстве окружающего  мира, о взаимосвязи живых организмов с внешней средой.

    Возникновение учения о биосфере связано с именем знаменитого натуралиста Ж. Б. Ламарка, который один из первых обосновал идею о влиянии живых организмов на геологические процессы. Более широкое представление о ней мы встречаем у В. И. Вернадского.

    Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферы и верхние горизонты литосферы.

    Существование биосферы Земли как определенной природной системы выражается в  первую очередь в круговороте  энергии, химических веществ, при участии всех живых организмов.

    Живой мир нашей планеты бесконечно разнообразен. «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, её образующей»  - В. И. Вернадский.

   Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов со своими индивидуальными признаками, разнообразных форм и размеров. Весь мир живых существ подразделяют на внеклеточные формы (вирусы и фаги), прокариоты (безъядерные клеточные): бактерии и первичные (микроскопические простейшие одноклеточные организмы), эукариоты (ядерные клеточные), среди которых выделяют царства: животные, растения, грибы. Для построения системы организмов применяется иерархичность таксономических единиц. На Земле обитает около 3 миллионов видов живых существ.

   Окружающий  нас мир живых организмов биосферы представляет собой сочетание различных  биологических систем разной структурной  упорядоченности и разного организационного положения. Исходя из этого, выделяют следующие уровни существования живого вещества: молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционно-видовой, биоценоз и биогеоценоз, биосферный. Последний уровень охватывает все проявления жизни на планете; в нем происходят все круговороты веществ, связанные с жизнедеятельностью организмов.

   Живые организмы находятся в зависимости с неживой природой, другими организмами, при этом они потребляют разнообразные продукты окружающей среды, тем самым сами преобразовывают природу. Такая взаимосвязь порождает экосистемы.

   Экосистема – природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (биотоп), связанными между собой обменом веществ и энергии. Главным элементом данных систем является биогеоценоз, основой формирование и функционирования которого, а, следовательно, и экосистем, являются:

    - продуценты – организмы автотрофные – представляют комплекс зеленных растений и микроорганизмов, обеспечивающих органическим веществом всё живое в переделах биосферы, используя энергию солнечного света или химические реакции;

   - консументы – организмы-гетеротрофы, потребляющие органические вещества, созданные продуцентами;

   - редуценты – (группа бактерий и грибов) организмы, разлагающие органические вещества до минеральных солей.

   Таким образом, продуценты являются начальным  звеном, а редуценты -  завершающим  в биогеохимическом круговороте, происходящем в любой экосистеме и в биосфере в целом.

     Биогеохимический круговорот  биосферы  связан с питанием, размножением, дыханием, перемещением в пространстве, гибелью и разложением остатков организмов.

   Живое вещество выполняет определенные геохимические функции в биосфере:

   - газовую – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды и атмосферы;

Газовые функции заключаются в участии живых организмов в миграции газов и их превращениях. В зависимости от того, о каких газах идет речь, выделяется несколько газовых функций.

1. Кислородно-диоксидуглеродная  – создание основной массы  свободного кислорода на планете.  Носителем данной функции является  каждый зеленый организм. Выделение  кислорода идет только при  солнечном свете, ночью этот  фотохимический процесс сменяется  выделением зелеными растениями  углекислого газа.

2. Диоксидуглеродная,  не зависимая от кислородной  – образование биогенной угольной  кислоты как следствие дыхания  животных, грибов и бактерий. Значение  функции возрастает в области  подземной тропосферы, не имеющей  кислорода.

3. Озонная и  пероксидводородная – образование  озона (и, возможно, пероксида  водорода). Биогенный кислород, переходя  в озон, предохраняет жизнь от  разрушительного действия радиации  Солнца. Выполнение этой функции  вызвало образование защитного  озонового экрана.

4. Азотная –  создание основной массы свободного  азота тропосферы за счет выделения  его азотовыделяющими бактериями  при разложении органического  вещества. Реакция происходит в  условиях как суши, так и океана.

5. Углеводородная  – осуществление превращений  многих биогенных газов, роль  которых в биосфере огромна.  К их числу относятся, например, природный газ, терпены, содержащиеся  в эфирных маслах, скипидаре и  обусловливающие аромат цветов, запах хвойных. 

   - концентрационную – захват из окружающей среды живыми организмами и накопление в них атомов биогенных химических элементов. В результате происходит образование полезных ископаемых: нефти, известняков, сланцев и т.д.;

   - средообразующую;

   - деструктивную – разрушение органического и минерального вещества живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности, вовлечение образовавшихся веществ в биологический круговорот, таких химических элементов, как углерод, кислород, азот, сера, фосфор и др.;

   - энергетическую – запасание солнечной энергии в органическом веществе и последующее рассеивание при минерализации органики (фотосинтез).

   В отличие  от зеленых растений некоторые группы бактерий синтезируют органическое вещество за счет не солнечной энергии, а энергии, выделяющейся в процессе реакций окисления серных и азотных  соединений. Этот процесс именуется  хемосинтезом. В накоплении органического  вещества в биосфере он, по сравнению  с фотосинтезом, играет ничтожно малую  роль. Внутри экосистемы энергия в  виде пищи распределяется между животными. Синтезированные зелеными растениями и хемобактериями органические вещества (сахара, белки и др.), последовательно  переходя от одних организмов к другим в процессе их питания, переносят  заключенную в них энергию. Растения поедают растительноядные животные, которые в свою очередь становятся жертвами хищников и т. д. Этот последовательный и упорядоченный поток энергии  является следствием энергетической функции  живого вещества в биосфере.

   Выполнение  всех этих функций обусловливает  существование такого планетного явления  как биогенная миграция, которое порождают организмы своей жизнедеятельностью, непрерывной сменой поколения. Биогенная миграция играет главную роль в организованности и устойчивости биосферы. 

   Таким образом, выполнение биохимических  функций живых организмов в биосфере, порождающих круговороты веществ  и энергии в природе, приводит к саморегулированию природных экосистем (чем больше количество видов живого вещества в экосистеме, тем выше её саморегулирование). Это придаем экосистемам устойчивость, которая выражается в относительном постоянстве биомассы живого вещества; в постоянстве содержания различных химических элементов в растениях и животных.

   Постоянство всей совокупности природных экосистем, в свою очередь, приводит к  устойчивости биосферы. 
 
 
 
 
 
 
 

    Литература 

1. Алякринский Б.С., Степанова С.И. По  закону ритма / Б.С. Алякринский, С.И. Степанов. – М.: Наука, 1985. – 176с.

 

2. Войткевич Г.В., Вронский В.А. Основы учения о биосфере: учебное пособие для студентов вузов/ Г.В.Войткевич, В.А.Вронский. – Ростов-на-Дону: издательство «Феникс», 1996г. – 480с.

 

3. Краснодембский  Е.Г. Общая биология: пособие для  старшеклассников и поступающих  в вузы/ Е.Г. Краснодембский. - Издательство:  СПб, Питер, 2008 - 224 с.

 

4. Попов А.В. Концепции современного естествознания: учебное пособие. Часть I /  А.В.Попов; Алт. Гос. Техн. Ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. -150с.

 

5. Попов А.В. Концепции современного естествознания: учебное пособие. Часть II /  А.В.Попов; Алт. Гос. Техн. Ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010. -147с.

 

6. Исследовано в России [Электронный ресурс]: Персональные страницы 
   доктора исторических наук, академика ПАНИ, Почетного доктора Оксфордского университета Сапунова Б.В. Режим доступа: http://sir35.narod.ru/Sapunov/  Статья: Экологический депозит как механизм устойчивости биосферы.