Экология Учение о биосфере Доцент кафедры общей психологии и психологии личности Мальцев Алексей Владимирович

Основоположники учения о биосфере Эдуард Зюсс ( ) Биосфера – совокупность всех живых организмов, находящихся на Земле Вернадский Иван Владимирович ( ) Биосфера – область распространения жизни

Место биосферы в структуре Земли Литосфера (вехрняя часть) Гидросфера (полностью) Атмосфера (нижняя часть)

Границы биосферы Верхняя граница биосферы – в атмосфере - озоновый слой ( км) Нижняя граница биосферы – в гидросфере максимальная глубина Мирового океана (12 км) в литосфере (3-5 км) определяется температурой

Основные концепции биосферы Географическая (Александр Гумбольд и Василий Васильевич Докучаев) Биогеохимическая (Иван Владимирович Вернадский) Социальные (Д. Медоуз «Пределы роста» 1991 г.) «Чем дольше будут сдерживаться фундаментальные изменения в стратегиях развития, тем менее привлекательным будет конечный результат»

ex3220

Географическая концепция биосферы Основана на периодической зональности процессов и явлений на Земле как следствие космического положения планеты (расстояния до Солнца, скорости вращения, угла наклона земной оси)

Физико-географические пояса Полярный (арктический и антарктический) Субполярный (субарктический и субантарктический) Умеренный (северный и южный) Субтропический (северный и южный) Тропический (северный и южный) Субэкваториальный (северный и южный) Экваториальный

Закон периодической системы экологических условий суши Соотношение видового разнообразия живого мира с количеством тепла и влаги в каждом конкретном месте земной поверхности лежит в основе экологической оценки любого ее участка

Номенклатура физико- географической классификации биосферы Пояса Зоны Подзоны Области

Эмпирические обобщения Принцип Тинеманна Правило Аллена Правило Бергмана

Принцип Тинеманна При благоприятных условиях среды наблюдается большое число видов, каждый из которых представлен небольшим числом особей

Правило Аллена Отражает закономерность изменения размеров поверхности тела у теплокровных животных с изменением климатических условий

Правило Бергмана Отражает закономерность изменения размеров тела у теплокровных животных в связи с изменением температурного фактора

Стуктура биосферы в рамках биогеохимической концепции Живое вещество Биокосное вещество Косное вещество

Живое вещество Совокупность химических элементов, сосредоточенных во всех живых организмах вместе взятых В состав живого вещества входят как органические, так и неорганические вещества Может быть однородным и неоднородным

Косное вещество В образовании которого живые организмы не участвуют: твердое, жидкое и газообразное

Биокосное вещество Создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и некоторые минералы.

Живое вещество характеризуется Массой – биомассой Химическим составом Запас свободной энергии

Биомасса Масса живого вещества оценивается величиной 2,4 - 3,6*10 12 т (в сухом весе) и составляет менее массы других оболочек Земли. Есть величина постоянная Постоянно увеличивается

Формы структурной симметрии реализуемые в Космосе и живом веществе ОбъектШароваяЭлипсои дная Радиаль ная Спираль ная Билатера льная Неправи льная Галактики Вирусы Бактерии Простейш ие Растения Беспозв Позвон. ++ Колонии организм. +

Химический состав основных сфер Земли (в весовых %) ЭлементЗемля в целом Земная кора АтмосфераГидро- сфера Живое вещество H ---10,88,0 Fe 39,86,4--- Si 14,526,5--0,2 O 27,746,023,385,370,0 C 0,040,10,040,0118,0 Ca 2,324,8--0,48 K 0,141,2--0,2 N -0,0175,3-0,5

Запас свободной энергии Это солнечная энергия, превращающаяся в энергию химических связей в процессе фотосинтеза зеленых растений и растекающаяся по поверхности Земли благодаря способности живого регулировать проявления собственных процессов

Расчет свободной энергии 46383,935 - отношение длины экватора к числу секунд в сутках 18, логарифм поверхности Земли К - коэффициент плотности жизни lg2 ~ - показатель геометрической прогрессии размножения вида

Скорость заселения разных видов Бактерии – см/с Слон – 0,1 см/с

Функции живого вещества Энергетическая Концентрационная Деструктивная Средообразующая Транспортная Газовая

Энергетическая Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.

Концентрационная Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этим элементов, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.

Закономерности поглощения химических элементов организмами по А.П. Виноградову Подвижные элементы (йод, литий, фтор) накапливаются лучше В четных рядах таблицы Менделеева после кислорода каждый шестой элемент характеризуются накоплением в организмах (железо, стронций, барий) В ряду с нечетным номером каждый шестой элемент после водорода характеризуются накоплением в организмах марганец, рубидий, цезий) С возрастанием порядкового номера в группе увеличивается ядовитость (цинк-кадмий-ртуть) Более всего накапливают элементы простейшие формы

Деструктивная Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот

Средообразующая Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).

Транспортная. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении Глобальное следствие размножения

Размножение Осуществляется в геометрической прогрессии Ограничен только внешними условиями: наличием пищи, света температурой и т.д. и т.п. Биологических ограничений нет. Темп размножения зависит от размеров организмов

Газовая функция Следствие дыхания и фотосинтеза Кислородный состав современной атмосферы – результат процесса фотосинтеза, протекающего в клетках зеленых растений и дегазации глубинных океанических вод.

Кислород Кислородный состав современной атмосферы – результат процесса фотосинтеза, протекающего в клетках зеленых растений и дегазации глубинных океанических вод

Азот Азотофиксаторы: клубеньковые бактерии, свободно-живущие

Эволюция биосферы По В.И. Вернадскому имеет три основных принципа: Первый - связан с устойчивостью геологических процессов в ходе исторического времени Второй – связывает эволюцию отдельных биосферы в целом и отдельных видов Третий основан на геометрической прогрессии размножения организмов

Первый принцип Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему выражению Правило постоянства химического базиса эволюции живого вещества

Второй принцип Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфер, идет в направлени, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы. Три группы видов: базовая, новые, «стареющие» Правило направленности эволюционных изменений

Третий принцип В течение всего геологического времени заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества, которое тогда существовало Правило полной заселенности Земли во все геологические времена

Поле живого вещества Часть пространства в пределах которого действует что-либо Связь материальных объектов с полем неразрывна Поле есть определенным образом организованная среда Каждый объект биоты имеет собственное поле существования, т.е. собственную определенным образом организованную с его участием среду, через которую и осуществляется взаимодействие

Устойчивость биосферы Количественная поддерживается увеличением числа видов и их жизнедеятельностью Качественная связанная с дифференциацией живого вещества: статическая проявляется в строении; динамическая в процессах