|
Главная |
|
Пишите |
|
|
Биосфера - круговорот пищи и информации в прирорде. |
Биосфера – живая оболочка Земли, образованная организмами, которые находятся в состоянии непрерывного обмена энергией [и информацией] друг с другом и с внешней средой, получая энергию от Солнца. Эти энергетические отношения образуют пищевую пирамиду, состоящую из продуцентов, консументов и редуцентов. Основание пирамиды образуют группы организмов, производящие органические вещества из неживой природы. Энергетические отношения, складывающиеся и развивающиеся в частных биоценозах, на биосферном уровне образуют общую биосферную систему геобиологических энергетических отношений.
Эволюция биосферы образована двумя взаимно проникающими друг в друга общебиосферными системами – геобиоценозом и геофилогенезом. Последний является результатом эволюции организмов и отражает их генетическое родство. Эволюцию биосферы наиболее полно можно исследовать только на основании этих двух принципиально разнородных особенностей жизни, используя принцип дополнительности. Борьба за пищу, т.е. энергию, необходимую для жизни и эволюции организма, является главной целью естественного отбора, который привел к возникновению человека.
Живое вещество (биокосная материя по В.И.Вернадскому) в жизни планеты является колоссальной буферной системой, уравновешивающей и стабилизирующей взаимодействия между внутренними и внешними геологическими сферами Земли. Этим и определяется планетная роль живого вещества.
Что интересно, объем микрофлоры на Земле, который расположен под землей, превышает объем жизни, который на поверхности, в атмосфере.
|
Разделы страницы о живой оболчке Земли:
|
Также смотрите тематически близкие страницы:
|
Кроме того, смотрите мои инициативы по развитию России, среди которых есть и экологические.
Понятие биосферы как области жизни было введено в биологию Лемарком в начале XIX в., а в геологию - Зюссом в конце прошлого века (Вернадский, 1967, с. 351).
Однако до настоящего времени нет единой точки зрения на то, что входило в понятие биосферы по Зюссу. Так, А. Н. Иванов (1978) полагает что Зюсс понимал под биосферой не только жизнь, но и среду ее существования. Другой точки зрения придерживается М. М. Камшилов ( 1979, с. 71), писавший, что именно с работы Зюсса идет понимание биосферы как совокупности организмов, существующих на Земле, «как о живой оболочке планеты». Вероятно, так понимали Зюсса и ранее, так как, как пишут Н. Б. Вассоевич и А. Н. Иванов (1979), на рубеже XIX-XX вв. геологи и географы принимали термин «биосфера» именно для совокупности живых организмов.
Дальнейшее развитие понятия термина «биосфера», создание учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому. Завершенный вид учение о биосфере получило в работе 1926 г., которая так и называется «Биосфера» (Вернадский, 1967). Под этим термином он понимал «Область существования живого вещества, самое большое биокосное тело на Земле, особую оболочку, состоящую из трех, может быть, четырех геосфер - коры выветривания (твердой), жидкой гидросферы (Всемирный океан), тропосферы и, вероятно, стратосферы (газообразной)» (Вассоевич, Иванов, 1979, с. 7).
В. И. Вернадский различал в биосфере «поле устойчивости жизни», в котором «Организм хотя и страдает, но выживает», и «поле существования жизни», в котором «Организм может давать потомство, т. е. увеличивать массу, увеличивать действенную энергию планеты» ( 1967, с. 309). О точных границах биосферы по В. И. Вернадскому судить трудно. Существуют некоторые разногласия в понимании мощно·сти биосферы и в настоящее время. Так, И. П. Герасимов (1976) пишет, что, по В. И. Вернадскому, верхняя граница биосферы связана с положением озонового экрана и проходит на высоте около 20 км, а нижняя - на глубине 3-3,5 км. По М. М. Камшилову ( 1979), верхняя граница находится на высоте 15-20 км, а нижняя- более 10 км.
Биосфера не всегда понимается в соответствии с определением В. И. Вернадского. Так, Н. В. Тимофеев-Ресовский считает целесообразным говорить о понятии биосферы в узком и широком смысле, понимая под первой только совокупность организмов (Камшилов, 1979). Совокупность живых организмов понимает под биосферой А. А. Григорьев (Иванов, 1978), используя термин «географическая оболочка» для расширенного понимания биосферы. Существуют сторонники и расширенного понимания биосферы, когда в нее включаются «вся атмосфера, стратисфера и былые биосферы» (Иванов, 1978). Даже в тех случаях, когда границы биосферы, по сути дела, понимаются в соответствии с Представлениями В. И. Вернадского, трактовка самого понятия может быть несколько иной.
Видимо, именно 11 связи с несколько различным пониманием термина «биосфера» и стремлением уточнить это понятие в литературе появилось довольно значительное число других терминов, которые, по мысли их авторов, должны способствовать этому уточнению.
Ряд авторов принимают понятие «парабиосфера» для зоны, куда организмы могут попадать, но где они не могут активно существовать. Предложены термины «апобиосфера» для части атмосферы, включающей озоновый экран, «метабиосфера» для метаморфических пород, получившихся из осадочных, бывших частью биосферы в прошлом. Все пространство, в котором сказывается влияние живых существ и продуктов их жизнедеятельности, предлагают называть «мегабиосферой». Последняя фигурирует и под названием «эврибиосферы» (см.: Иванов; 1978; Вассоевич, Иванов, 1979, с. 8)...
В истории Земли, предшествовавшей фанерозою, известно несколько возрастных уровней усиленного накопления углеродистых отложений:
Они соответствовали интервалам времени усиленного горообразования и магматической активизации. Периодичность их возникновения составляет порядка 450 млн.лет, а самых древних - 800-900 млн.лет. Это наиболее длительный период геологических процессов из всех нам известных. О причинах такой периодичности гигантских волн жизни пока можно только догадываться.
C другой стороны, в этом ритме сливаются в единую систему биосфера и результаты ее деятельности - стратосфера и гранитный слой литосферы. Это мегабиосфера H.Б.Вассоевича (1976) - многослойная оболочка Земли, верхней границей которой служит озоновый экран, а нижней - земные оболочки, не затронутые влиянием жизни. Она осуществляет накопление и периодический сброс солнечной энергии. Вне зависимости от наших объяснений причин гигантского ритма развития геологических процессов, он существует, и в нем мы находим согласованное действие земных глубин и биосферы. Чем сильнее магматизм, тем выше биопродуктивность.
Причем она не только количественная:
Космический контекст существования биосферы выражен в её обусловленности многими космическими процессами, включая гелиофизические, ранее формировавшие планеты Солнечной системы с уникальными свойствами в расположении планет, которые не наблюдаются в сотнях других открытых планетарных систем.
Можно указать некоторые факты, говорящие об обусловленности структуры земной биосферы космическими параметрами:
Источники:
Основоположник теории биосферы (и ноосферы) - наш соотечественник Владимир Иванович Вернадский. Методы и подходы кристаллографии Вернадский распространял на вещество живых организмов. Живое вещество развивается в реальном пространстве, которое обладает определённой структурой, симметрией и дисимметрией. Строение вещества соответствует некоему пространству, а их разнообразие свидетельствует о разнообразии пространств. Таким образом, живое и косное не могут иметь общее происхождение, они происходят из разных пространств, извечно находящихся рядом в Космосе. Некоторое время Вернадский связывал особенности пространства живого вещества с его предполагаемым неевклидовым характером, но потом от этой трактовки отказался и стал объяснять пространство живого как единство пространства-времени. Важным этапом необратимой эволюции биосферы Вернадский считал её переход в стадию ноосферы. (Из Википедии) Исходя из-этой концепции "вечности жизни" Вернадский был сторонником гипотезы панспермии. |
Функции биосферы, осуществляемые живым веществом, по Вернадскому:.
На Западе, независимо от Вернадского к идее биосферы-организма, регулирующего не только себя, но и геосферу, пришел Джеймс Лавлок. Свои идеи в популярной форме он изложил в известной (первой своей) книге "Гайя: новый взгляд на жизнь на Земле". А началось всё так. Совместно с Дайан Хичкок он провел исследование атмосферы Марса, сравнил результаты с соответствующими данными об атмосфере Земли и обнаружил «вопиющее различие между атмосферами двух планет». На Марсе были отмечены близость к химическому равновесию и преобладание углекислого газа, а на Земле — состояние глубокого химического не-равновесия. Лавлок с сожалением пришел к заключению, что «на сегодня Марс лишён жизни, хотя, вполне возможно, она там была раньше». Эти исследования явились основой для создания новой фундаментальной теории, что Земля является саморегулирующейся системой, способной удерживать комфортный климат и химический состав для организмов, населяющих её. Сама биомасса изменяет условия на планете, чтобы сделать условия на планете более гостеприимными. [Т.е., биосфера регулирует атмосферу, гидросферу и даже поверхность Земли (а может и глубже?), обеспечивая нужные условия для своего существования.] |
Научные аргументы гипотезы:
Джеймс Лавлок считает, что перенаселение планеты и загрязнение окружающей среды перешли тот порог, за которым планета уже не может удерживать параметры среды на прежних уровнях. Ученый предсказывает скачкообразный переход системы Земли в иное состояние с более высокими температурами по всей поверхности планеты. Основные силы человечества должны быть направлены не на то, чтобы вернуться к существовавшим ранее параметрам, а к тому, чтобы сохранить цивилизацию и культуру при надвигающемся кризисе. Повсеместный подъем температуры приведет к смещению пригодных для жизни территорий в северные районы [Будущее - за Россией и Антарктидой! :)]. Южные широты станут практически непригодными для жизни. Будет ощущаться повсеместная нехватка питьевой воды и пищи. По своим экологическим параметрам численность человека как вида на планете должна быть около 500 миллионов. В сентябре 2007 года Лавлок несколько смягчил свою позицию. Выступая перед ежегодным симпозиумом Всемирной ядерной ассоциации (World Nuclear Association’s Annual Symposium), он предположил, что климат планеты стабилизируется и сама она установит для себя новый жизненный режим. Он подчеркнул, однако, что живые существа вынуждены будут мигрировать, чтобы найти себе пригодные для проживания места[
Статьи о взглядах Лавлока на биосферу:
Критика взглядов Лавлока на геоактивную и самонастраивающуюся биосферу:
|
Вот основные (очень оригинальные и интересные) идеи кандидата экономических наук Н. Маженова:
|
Ссылки на ряд работ Н. Мажанова в сфере биологии, астрономии и физики:
В последнее время все больше внимания уделяется биогенному фактору в образовании месторождений полезных ископаемых, и получает развитие новое направление в науке — геомикробиология.
Природа всегда права; ошибки же и заблуждения исходят от людей. Иоганн Вольфганг Гете
|
|
Геофагия — поедание грязи и вылизывание камней. К геофагии активно прибегают рукокрылые, чтобы нейтрализовать действие растительных ядов, которые по неосторожности съедают вместе с фруктами. Без помощи природных противоядий рукокрылые способны выжить сами, но не могут защитить от ядов детёнышей
Литофагия - поедание глины и земли животными и людьми. [Возможно, потому, что самое нижнее звено пищевой цепочки - глинобактерии.]
Взаимовыгодное сотрудничество — мутуализм — сейчас часто рассматривается специалистами по коэволюции как один из основных механизмов усложнения и поддержания устойчивости экосистем. Вспомним симбиоз высших растений с грибами (микориза) и азотфиксирующими бактериями, во многом определивший саму возможность успешного заселения суши, и огромное количество животных, переваривающих пищу с участием простейших и бактерий. Не такой тесный (его сейчас называют симбиотическим), как в приведенных выше примерах, мутуализм растений и опылителей, а также растений и распространяющих семена животных также весьма важен для функционирования экосистем. В конце концов, митохондрии и хлоропласты, необходимые для развития сложных многоклеточных организмов, суть потомки бактерий, окончательно утратившие способность к свободной жизни и ставшие органеллами.
Но мутуализм может не только возникать, но и утрачиваться. Если два вида жизненно необходимы друг для друга, то вымирание одного из партнеров обязательно приводит к вымиранию другого. Если же мутуализм не настолько специализированный, то один из партнеров может пережить вымирание другого. Однако такое взаимодействие, согласно теоретическим исследованиям, может тоже оказаться неустойчивым, исчезнув либо из-за редкости одного из партнеров, либо из-за перехода одного из них к паразитизму (мутуализм держится на соотношении затрат и преимуществ каждого из партнеров, а отбор часто может способствовать сокращению затрат при сохранении преимуществ, что может привести к тому, что один партнер начнет эксплуатировать другого, не давая ничего взамен), либо если один из партнеров перестает нуждаться в другом, попав в новую среду (например, клубеньковые бактерии оказываются ненужными на богатых азотом почвах). Однако эти результаты теоретической коэволюционной биологии имеют мало эмпирической поддержки — во многом по причине того, что известно довольно мало подходящих систем партнерств, многократно терявших и приобретавших мутуализм.
Дю Рие (DuRietz, 1921) назвал сингенетикой учение о филогении сообществ организмов. Термин сингенез употребляют как в узком (сукцессионные ряды, «синонтогенез»), так и в широком смысле (историческое развитие сообществ, филоценогенез, по В. Н. Сукачеву, 1954). Говоря об онтогенезе и филогенезе сообществ, мы невольно уподобляем их организмам и популяциям. В начале века сообщество рассматривали как сверхорганизм со строго детерминированным развитием от ювенильных, пионерских стадий к заключительным, климаксовым (Clements, 1916). Однако сукцессионные смены не ведут к единственному устойчивому заключительному сообществу — моноклимаксу. Как правило, сохраняется множество типов сообществ, которые образуют ряды или мозаику. Вся эта сложная динамическая система (поликлимакс) обладает значительной устойчивостью. Границы сообществ обычно расплывчаты, в ряде случаев вообще неясно, где кончается одно сообщество и начинается другое. Такая ситуация описана в американских прериях (в разных штатах прерия имеет различный облик, но невозможно установить, в каком месте происходит изменение — оно непрерывно) и названа континуумом (McIntosh, 1967).
Организменной концепции сообщества была противопоставлена индивидуалистическая, согласно которой сообщество — это случайное скопление видов с более или менее совпадающими требованиями к среде, свободно переходящих из одного скопления в другое (Gleason, 1926). Неопределенны как пространственные, так и временные границы сообществ, изменения во времени непрерывны, в каждый последующий момент (в масштабах геологического времени) сообщество уже не то, что в предыдущий. Сторонники индивидуалистической концепции считают, например, что современный редвуд (лес сSequoia) имеет мало общего с миоценовым (Mason, 1947). Тем не менее тот и другой все же называют редвудом. Здесь мы сталкиваемся с обычным противоречием между таксономическим и филогенетическим аспектами эволюции. Не вызывает сомнений, что с миоцена до наших дней редвуд претерпел значительные изменения, но секвойя сохранила доминирующее положение, т. е. основной таксономический критерий не был затронут.
В сообществе существует распределение ролей в пространственных, трофических, репродуктивных, конкурентных, симбиотических связях, составляющих его функциональную структуру. Виды, занимающие те или иные экологические ниши, меняются, но сама структура и тесно связанные с нею доминирующие формы сохраняются. Палеонтологическая летопись свидетельствует о длительном гомеостазе основных типов сообществ. Хронофауны (Olson, 1952) и полихронные флоры (Криштофович, 1946) устойчивы в течение многих миллионов лет как сложные системы с динамическими отношениями между составляющими их сообществами.
Экологи различают устойчивость сообществ (способность к регенерации при нарушениях) и «упругость» (сохранение основной структуры при внешних воздействиях). Сложные биоценозы обладают большой устойчивостью, но незначительной «упругостью». Воздействия, превышающие их регенерационную способность, ведут к быстрой перестройке. В умеренной зоне северного полушария кордаитовые леса были основной растительной формацией с середины раннекаменноугольной эпохи по конец палеозоя, в промежутке 325–230 млн. лет. Затем, с середины триасового и по середину мелового периода, тоже приблизительно 100 млн. лет (200–90 млн.), здесь господствовали феникопсисовые леса. С датского века и по настоящее время (65 млн. лет) эту зону занимают хвойные и листопадные широколиственные леса. Таким образом, отчетливо проявляется периодичность сингенеза. Периоды гомеостаза продолжительностью около 100 млн. лет сменялись относительно краткими революционными периодами. Переход от одного равновесного состояния к другому сопровождался вымиранием и изменением экологического статуса многих видов. Например, при переходе от феникопсисовых лесов к хвойно-широколиственным основные доминанты или вымирают (феникопсис), или сохраняются как второстепенные члены новых формаций (гинкго). Экспансия и взрывная эволюция преадаптированных и ценотически менее зависимых видов заполняла экологический вакуум.
Согласно «гипотезе эскалации» (см.: G. J. Vermeij, 2013. On Escalation), важнейшей движущей и направляющей силой эволюции является эволюционная гонка вооружений (антагонистическая коэволюция), в том числе между хищниками и их жертвами. Предполагается, что хищники постепенно становились всё более мощными, активными и прожорливыми. Это вынуждало их жертв вырабатывать разнообразные средства пассивной и активной защиты. В результате в биоте должна была расти доля крупных, энергичных, быстрых животных с высоким уровнем метаболизма. Кроме того, должно было идти освоение труднодоступных сред и ресурсов, если это помогало жертвам хотя бы ненадолго спастись от хищников.
Например, анализ данных по ископаемым раковинам показал, что размер самих хищников неуклонно рос в течение фанерозоя. Что касается жертв, то они не становились крупнее, но среди них росла доля подвижных и закапывающихся форм.
Основные 4 группы океанского микроnланктона: фораминиферы, кокколитофориды, диатомеи, радиолярии.
Сбой в биотическом равновесии может произойти при массовом распространении и/или резком увеличении численности какого-либо вида в ущерб другим видам. Например, а) распространение морских звёзд-хищников приводит к исчезнвению некоторых видов в акватории; б) налёт саранчи опустошает округу и обрывает пищевую цепочку.
Самым губительным сбоем, принимающим характер стихийного бедствия, будет массовая эпидемия, переходящая в пандемию. Например, Бубонная чума, свирепствовавшая в 1333-1335 [или 1351?] гг., унесла жизни 75 миллион человек - пости половину населения Европы! Это для того времени не сравнимо даже с Мировой войной!
Так далеко зашли мы в невежестве своём, что мним себя царями над птицей и зверьём. (Персидская мудрость)
Охрана окружающей среды (также прикладная экология или энвайронментология) — комплекс мер, предназначенных для ограничения отрицательного влияния человеческой деятельности на природу.
Также смотрите термины по экологии.
Также смотрите литературу о влияниее Солнца и планет на экологическую обстановку, а также труды по биофизике.
Главная Науки о природе Биология :
Биохимия | Биогенез | Генетика | Эволюционная теория | Биокризисы | Палеонтология | Биоадаптации | Биосфера | Ультрамикробы | Вирусология | Микробиология | Ботаника | Микология | Зоология | Биопорталы | Биоцентры | Биотермины | Биокнига | Работы автора
Ключевые слова для поиска сведений о биосфере и экологии:
На русском языке: биосфера, мегабиосфера, экология, живое вещество, защита флоры и фауны,
гомеостаз биоценозов, зообентос, фитобентос, пищевые цепи, пищевая пирамида, экологические ниши,
филогения сообществ организмов, сингенез, сингенетика, коэволюция, мутуализм, симбиоз;
На английском языке: biological web-sites, bio-web.
|
).
|
|
|
|
|