Биосфера

1. Понятие, границы и состав биосферы;

2. Функции живого вещества;

3. Количество вида;

4. Эволюция живого вещества в биосфере.

Термин биосфера в научную литературу впервые был введен в 1875г. Зюсс. К биосфере он не отнес пространство земли, населенное живыми организмами. Учение о биосфере, как биологической системы ввел Вернадский. Биосфера – это единая открытая термодинамическая оболочка Земли, в которой сконцентрирована жизнь и происходит постоянный обмен веществом и энергии живых существ в среде обитания.

Биосфера включает нижние слои атмосферы, всю гидросферу и верхние слои литосферы. Верхняя граница биосферы ограниченна высотой 25 – 30 км и совпадает с озоновым слоем.

В гидросфере нижней границей является самая глубокая точка в океане – Марианская впадина. В литосфере живые организмы ограничиваются температурой до 100 градусов.

1. Живое вещество

2. Косное вещество – это совокупность вещества, в котором живые организмы не принимают участия в образовании, оно образовалось до появления жизни биосферы;

3. Биогенное веществ – это совокупность вещества, образованная отмершими организмами (торф, уголь).

Из четырех групп веществ главную преобразующую роль в биосфере, по Вернадскому, выполняет живое вещество. В основном живое вещество выполняет следующие функции:

1. Энергетическая – это способность живых организмов поглощать и преобразовывать солнечную энергию химических связей и передавать ее по цепям питания;

2. Газовая – это способность живых организмов поддерживать постоянство газового состава атмосферы в результате поглощения углекислого газа и наоборот;

3. Концентрация – это способность живых организмов избирательно накапливать в своем теле необходимые для жизнедеятельности вещества;

4. Деструктивная – это способность живых организмов разлагать и минерализировать отмирающее органическое вещество;

5. Транспортная – это перенос вещества и энергии в результате активной формы движения (миграции);

6. Средообразующая – это способность живых организмов преобразовывать физико-химические параметры среды обитания;

7. Информационная – накопление, хранение и передача информационных характеристик живого вещества по средствам передачи генетической информации.

Живое вещество в биосфере подразделяется на виды. На современном этапе известно приблизительно 2 млн. растений и животных. Из них 1.5 млн. приходится на животные организмы. Из них миллион четыреста пятьдесят – микроорганизмы и беспозвоночные животные, 50 тыс. видов на позвоночные животные. На растения приходится 500 тыс. Из этого следует, что разнообразие животных превышает в три раза разнообразие растительности.

Среди беспозвоночных доминируют членистоногие. Среди позвоночных доминируют рыбы. Среди растений – покрытосеменные. Установлено, что сухопутных видов животных насчитывается 93%, а водных 7%. У растений кол-во растительных видов 92%, водных 8%.

Современный животный и растительный мир представляет результат видообразования в процессе длительной эволюции органического мира. Всю историю и эволюцию жизни на земле подразделяют на эры и периоды. 1 эра – архейская (длительность 1 млрд. лет, начало и конец датируется возрастом от 3 млрд. 600 лет, до 2 млрд. 600 лет).

В начале архейский эры шел процесс образования мирового океана. В результате вулканической деятельности шел процесс образования островов. Первичная атмосфера состояла из углекислого газа, аммиака, металл и паров воды. В верхних слоях атмосферы шел процесс накопления кислорода за счет диссоциации Н2О и СО2. К середине архейской эры, накопившийся кислород начал окислять аммиак с выделением азота. Земная кора планеты разделилась на участки, на которых сформировались древние платформы.

В архейский эре появились первые анаэробные организмы – бактерии. Первые микроорганизмы появились с тремя принципиальными функциональными группами: биотрофы, сапратрофы и редуценты.

Протерозойская эра (начало и конец датируются возрастом от 2 млрд. 600 млн.). Эра подразделяется на два периода: раннего протерозоя и позднего протерозоя. Земля покрыта океаном, продолжается процесс творения вулканических островов, в атмосфере кол-во кислорода составило 1% от современного. В биоценозе появились фотосинтезирующие одноклеточные эукариоты.

В круговороте вещества принимали участие эукариоты: растения, животные и грибы. Первоначально жизнь концентрировалась от 10% до 50%. В позднем протерозое биологическая жизнь характеризовалась появлением водорослей многоклеточных, а так же многоклеточных животных организмов, не имеющих скелета.

В палеозой (300 млн. лет продолжительность) существовали периоды:

1. Кимбрийский

2. Ардарийский

3. Сердарийский

4. Дионский

5. Каменно-угольный

6. Пермский

В палеозое материки образуют единый континент, который называется Гондвана (Хангея). Гондвана разделилась на две части – северную (Лавразия) и южную (Гондвана). В середине палеозоя наметилась дифференциация климатических зон: северно-гумидная северная аридная (холодно и сухо), тропическая гумидная, южная аридная, южная гумидная умеренно теплая, южная холодная. В кембрийском периоде жизнь сосредоточена в морях и характеризуется усложнением многоклеточных водорослей, а так же морских беспозвоночных с хитиново-фосфатной раковиной. Например: трилобиты, моллюски, иглокожие.

Ардавидский период. Среди морских животных появляются первые позвоночные (безчелюстные панцирные рыбы). Выход на сушу стал возможным благодаря накоплению кислорода равному 10% от современного уровня. Соответственно этот уровень детерминировал образование озонового слоя. В морях появились хрящевые рыбы, наземные, членистоногие, скорпионы.

Сиурийском периоде возникают современные группы водорослей и грибов.

Дионском периоде псилофиты вымирают и их место занимают сосудистые растения (папоротники, плауны, хвощи), в морях появляются кистеперые и двоякодышащие рыбы.

Каменноугольный период. Среди растений появляются семенные папоротники и хвойные деревья, среди животных появляются древние земноводные. В конце каменноугольного периода появляются древние насекомые и пресмыкающиеся.

Пермский период характеризуется расцветом голосеменных растений и появление следующей группы животных – рептилии (динозавры).

Мезозойская эра (длительность около 170 млн. лет, начало от 240 до 66 млн. лет). В мезозое начался процесс распада Гандваны. Климатическая зональность определялась влажными и засушливыми зонами тропического и умеренного климата. Эра подразделяется на три периода:

1. Триасовый. Наблюдается дальнейшее развитие голосеменных, среди животных – появление древнейших млекопитающих;

2. Юрский. Среди животных господствуют морские, наземные и летающие динозавры, появляются первые древние птицы, в морях расцвет головоногих и двустворчатых моллюсков;

3. Меловой. Проявляются покрытосеменные и вымирают крупные динозавры, появляются птицы и плацентарные млекопитающие.

Кайнозойская (продолжительность 66 млн. лет). Гандвана полностью распалась на материки, положение полисов не отличалось от современных, климатическая зональность определялась умеренными субтропическими и тропическими полюсами. К началу четвертичного периода начался процесс оледенения. Эра подразделяется:

1. Палеогеновый. Расцвет покрытосеменных, вымирание древних млекопитающих, появление большой группы копытных животных;

2. Неогеновый. Беспозвоночные обретают современный облик, появляются человекообразные обезьяны;

3. Четвертичный. Появление человека и современными видами животных и растительных форм. Эволюционный процесс приостанавливается.

Выводы:

1. Биосфера представляет многокомпонентную иерархическую экосистему;

2. С архейский эры по нынешнее время идет процесс усложнения биосферы, он характеризуется двумя основными процессами:

   1. Увеличением разнообразия;

   2. Усложнением их организации;

3. Адаптация организмов к новым условиям – процесс многоступенчатый и длительный;

4. В итоге жизнедеятельности организмов происходит коренное преобразование неживой части биосферы;

5. Наряду с появлением и развитием одних форм организмов идет процесс вымирания других;

6. Биосфера, в целом, устойчивая система;

7. Появление человека нарушает устойчивость биосферы.