Биосфера - Библиотека БрГУ имени А.С. Пушкина

УЧЕНИЕ О
БИОСФЕРЕ
Лекция 15
Экология, радиоэкология и основы энергосбережения
2013
И.В. Абрамова
БрГУ имени А.С. Пушкина
1. Учение В.И. Вернадского о
биосфере.
2. Биосфера, состав, границы.
3. Живое вещество. Функции живого
вещества.
1. Учение В.И. Вернадского о
биосфере.
 1802 г. Ж.Б. Ламарк «Гидрогеология»
«…в природе существует особая сила, могущественная
и непрерывно действующая, которая обладает
способностью образовывать сочетания, умножать их
разнообразить их…»
«влияние живых организмов на вещества, находящиеся
на поверхности земного шара и образующие его
внешнюю кору, весьма значительно, потому что эти
существа, бесконечно разнообразные и
многочисленные, с непрерывно сменяющимися
поколениями, покрывают своими постепенно
накапливающимися и все время отлагающимися
остатками все участки поверхности земного шара»
Биосфера
1875 г. Эдуард Зюсс (австрийский геолог)
«Лик Земли»
поверхностный слой Земли, в котором обитают
организмы


1845-1862 гг. Александр фонГумбольдт
«Космос»
1899 г. Василий Васильевич Докучаев
учение о географических зонах

«Изучались, главным образом, отдельные тела, минералы,
горные породы, растения и животные, - и явления,
отдельные стихии (огонь, вода, земля, воздух, в чем,
повторяем, наука и достигла удивительных результатов,
но не их соотношения, не та генетическая, вековечная и
всегда закономерная связь между силами, телами и
явлениями, между мертвой и живой природой, между
растительным, животным и минеральным царствами, с
одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным
миром - с другой. А между тем, именно эти соотношения,
эти закономерные взаимодействия и составляют сущность
познания естества, лучшую и высшую прелесть
естествознания»
В.В. Докучаев
Владимир Иванович Вернадский
1926 г. «Биосфера»
(очерки«Биосфера в космосе» и
«Область жизни»)
1944 г. «Несколько слов о ноосфере»
1965 г. «Химическое строение
биосферы Земли и ее окружения»
1978 г. «Живое вещество»
В.И.Вернадский
(1863-1945)

Лик Земли не является результатом
случайных явлений, а отвечает
определенной резко ограниченной
геологической земной оболочке –
биосфере – одной из многих других,
имеющих определенную структуру,
характерную для земных планет.
Эту структуру удобно называть
организованностью по характеру
идущих в ней геологических процессов
В.И. Вернадский
2. Биосфера, состав, границы
Биосфера
греч. bios – жизнь, sphaira – шар
 это та оболочка Земли, в которой
существовали и существуют живые
организмы и в образовании которой они
играли и играют основную роль.

Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 ∙ 1012 т
(около 0,01 % массы всей биосферы).
97 % из этого количества занимают растения, 3 % – животные.
Биосфера
(как место обитания организмов)
аэробиосфера
гидробиосфера
геобиосфера
аквабиосфера
террабиосфера
(фитосфера и
педосфера)
маринобиосфера
литобиосфера
Гидробиосфера
(по интенсивности света)
фотосфера
дисфотосфера
1%
афотосфера
меланобиосфера
Биосфера
Фотобиосфера
Меланобиосфера
Мегабиосфера
Слой атмосферы, вся гидросфера и часть
литосферы, где постоянно или временно
присутствует жизнь или те слои, которые в
прошлом преобразованы или испытывали
влияние «былых биосфер»
Апобиосфера
Парабиосфера
Биосфера
Выше 60-80 км, биогены
заносятся в незначительном
количестве
Верхняя граница –
озоновый экран
Верхняя граница – на высоте 6
км, нижняя граница – на
глубине 4 км
«область былых биосфер»
Метабиосфера
Слой литосферы,
преобразованный жизнью, но в
котором живые существа
отсутствуют
стратосфера
артебиосфера
Панбиосфера
теллурибиосфера
гипобиосфера
геобиосфера
мегабиосфера
гипотеррабиосфера
гидробиосфера
педосфера
аквабиосфера
фитосфера
маринобиосфера
тропобиосфера
эубиосфера
литобиосфера
террабиосфера
альтобиосфера
аэробиосфера
парабиосфера
тропосфера
литосфера
апобиосфера
метабиосфера
абиосфера
Экологический
энциклопедический
словарь
Основные подходы:
- энергетический (связь биосферных явлений
с космическим излучением (прежде всего,
излучением Солнца) и радиоактивными
процессами в недрах Земли);
- биогеохимический (роль живого в
распределении атомов в биосфере);
- информационный (принципы организации и
управления в живой природе);
- пространственно-временной
(формирование и эволюция различных
структур биосферы);
- ноосферный (глобальные аспекты
воздействия человека на окружающую
среду).
Пределы выживания организмов:



В латентном состоянии могут переносить
температуру от абсолютного нуля до 180º,
давление – от малых долей атмосферы до тысячи
и более атм. на больших глубинах.
Споры бактерий, мицелий некоторых грибов не
теряют жизнеспособности в условиях высокого
вакуума (10-11 мм рт. ст.).
Бактерии могут выдерживать облучение 2–3 млн
рад при температурах жидкого воздуха,
переносить температуры жидкого воздуха (-192º),
гелия (-268,9º), водорода (-259,1º).
3. Живое вещество и его функции
Группы вещества (по В.И. Вернадскому)
живое
вещество
косное
вещество
биогенное
вещество
биокосное
вещество
радиоактивное
вещество
вещество
рассеянных
атомов
космическое
вещество

Живые организмы являются функцией
биосферы и теснейшим образом
материально и энергетически с ней
связаны, являются огромной геологической
силой, ее определяющей. Живое вещество
представлено совокупностью живых
организмов, существующих в данный
момент времени и численно выражено в
элементарном химическом составе, в весе,
энергии. Оно связано с окружающей средой
биогенным током атомов: своим дыханием,
питанием, размножением
В.И. Вернадский
Аксиомы теоретической биологии по
Б.М. Медникову, 1982
1.
2.
3.
4.
5.
Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы
для его построения (генотипа), передающейся по наследству из
поколения в поколение (аксиома Вейсмана).
Генетическая программа образуется матричным путѐм. Как матрица, на
которой строится ген будущего поколения, используется ген
предшествующего поколения (аксиома Н.К. Кольцова).
В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы
в результате различных причин изменяются случайно и ненаправленно,
и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной
среде (1-я аксиома Ч. Дарвина).
Случайные изменения генетических программ при становлении
фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н.В. ТимофееваРесовского).
Многократно усиленные изменения генетических программ организма
подвергаются отбору условиями внешней среды (2-я аксиома
Ч.Дарвина).
Особенности живого вещества

Химический состав
Элементы
Макроэлементы
Микроэлементы
Ультрамикроэлементы
H-10%, O-70%, C-18%,
N-2%
Na, K, Ca, Mg, Fe,
P, S, Cl
Zn, Cu, I, F, Mo, Mn, Co
Au, U, Ra, Se и др.
Особенности живого вещества
Способ использования энергии
 Способность к самовоспроизведению
 Высокая функциональная
активность. «Напор жизни»

Фундаментальные законы геохимической
деятельности живых организмов в
биосфере
1940 г. В.И.Вернадский
1 Биогенная миграция атомов химических элементов в
биосфере стремится к максимальному своему
проявлению (жизнь стремится заполнить в максимальном
объеме любое пригодное для нее пространство).
2 Эволюция видов в ходе геологического времени,
приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм
жизни, идет в направлении, увеличивающем биогенную
миграцию атомов биосферы (увеличение продуктивности
растений и животных в ходе эволюции).
3 В течение геологического времени, с криптозоя
заселение нашей планеты было максимально возможным
для живого вещества, которое тогда существовало.
4 Количество живого вещества биосферы (для данного
геологического периода) есть константа.
Пять основных биосферных
функций живого вещества:
энергетическая
функция
газовая функция
окислительновосстановительная
функция
концентрационная
функция
деструктивная
функция
Формы концентрации живого
вещества в биосфере
Пленки жизни



Приурочены к границам
раздела фаз
В океане 2 пленки
(планктонная и донная)
На суше 2 пленки
(наземная и почвенная)
Сгущения жизни


1.
2.
3.
4.
5.
На суше: леса, болота,
поймы рек, озера
В океане:
Прибрежное,
Саргассовое,
Рифовое,
Апвеллинговое,
Абиссальное рифтовое
Не то, что мните вы, природа:
Не слепок, не бездушный лик –
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык…
Ф.И. Тютчев