Поиск по сайту:


Биосферы структура

Биосфера имеет сложную структуру, в ней функционируют достаточно обособленные системы, так называемые экосистемы или биогеоценозы, включающие в себя сообщества живых организмов и их среду обитания. В биосфере именно благодаря деятельности экосистем происходит поглощение солнечной энергии, ее трансформация, с помощью экосистем преобразуется вещество Земли.[ ...]

Биосфера, будучи открытой системой в геологическом масштабе времени (метеоритное вещество, космические частицы), в практическом смысле представляет собой закрытую систему, которая обменивается только энергии! с космическими, внепланетными источниками. Обмен вег ществом с неживыми оболочками Земли — атмосферой, гидросферой и литосферой — происходит за счет поглог-щаемой энергии. Именно достоянный приток солнечной энергии и возможность ее максимального использования з счет совершенствования структуры биосферы, экосистем, видов живых организмов составляет энергетическую баау как эволюции жизни и биосферы, так и современного существования жизни на Земле, включая человека как компонент биосферы.[ ...]

Космос лепит лик Земли». В биосфере все главные организмы связаны со средой обитания и их деятельностью самоуправляемыми биологическими и геохимическими процессами.[ ...]

В биосфере эволюция всегда происходит в направлении увеличения организации жизни. В принципе не исключается также вероятность эволюции в направлении разрушения достигнутого уровня организации, т.е. вытеснение менее организованными, но более агрессив-;.11лVI -( особями более организованных но менее агрессивных особей. Такой ход событий в биосфере, в частности, может происходить в результате увеличения размеров как живых организмов, так и их социальных структур и сообществ, что, как правило, сопровождается ростом конкурентоспособности. Однако рост размера приводит к уменьшению числа особей в популяции и, в конечном счете, к полной скор-релированности всех частей популяции и прекращению конкурентного взаимодействия и отбора. Сокращение числа независимо функционирующих особей в сообществе приводит к невозможности поддержания в скоррелированном состоянии синтеза и разложения органических веществ в сообществе. Такой процесс мог бы привести к полной дезорганизации и, в конечном итоге, к исчезновению жизни в биосфере.[ ...]

Такая структура книги сложилась давно — еще при организации специальности. Она позволяет рассматривать методы защиты биосферы в целом. Хотя подход к изложению материала к разделах неодинаков, изложенный в книге материал позволяет осуществлять подготовку инженеров-технологов для решения проблем охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов широкого профиля, что подтверждается 15-летним опытом преподавания авторами данной дисциплины в МХТИ им. Д. И. Менделеева.[ ...]

Общая структура биосферы приведена на рис. 3.[ ...]

Сложная структура биосферы и экосферы планеты требует скорейшего познания. Экологический инфаркт» и «экологический апокалипсис» стали не столько эмоциональноалармистскими пугалами, сколько возможной реальностью, хотя и отвергаемой многими сугубо оптимистично настроенными учеными и политиками. Не впадая в «экологическую панику», тем не менее следует признать, что проблемы экологии приобрели жизненно важное значение. Правила игры» задает нам природа. К их обсуждению мы и приглашаем в следующей главе книги.[ ...]

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ, биосфероло-гия — научное направление, изучающее возникновение, эволюцию, структуру и механизмы функционирования биосферы. В основу У.о б. легли работы В. И. Вернадского (1863— 1945).[ ...]

Современная структура биосферы характеризуется "трогой организованностью, биологическим равновес:: « численности и взаимной адаптированностыо составляющих её организмов.[ ...]

В устойчивой биосфере только 1 % продукции биосферы потребляется крупными позвоночными животными, не участвующими в регуляции круговорота веществ. Остальные 99 % энергетической мощности биосферы затрачиваются на стабилизацию окружающей среды. Следовательно, можно предполагать, что без нарушения устойчивости биосферы для других целей может быть отвлечено не более 1 % мощности, развиваемой биосферой. Это означает, что в настоящее время структура естественной биоты суши нарушена в глобальных масштабах.[ ...]

Второй блок в структуре экологического мониторинга связан с оценкой состояния окружающей среды и происходящих в ней изменений. Эта с нашей точки зрения должна состоять в следующем. По данным наблюдений или путем прогнозирования в этом блоке определяются характеристики и показатели качества компонентов природной среды, отражающие тем или иным образом (явно или неявно) степень саморегуляции естественных процессов, протекающих в экосистемах и структурных элементах биосферы, состояние здоровья людей, а также меру его ухудшения и, зависящие от характера и уровня антропогенного воздействия.[ ...]

Для сохранения структуры биосферы живое стремится к достижению состояния зрелости, или экологического равновесия. Он близок к принципу сукцессионного замещения и мог бы войти в состав раздела 3.9.2, где собраны обобщения, касающиеся экосистем. Биосфера — высший уровень иерархии экосистем нашей планеты, и естественно, ее законы функционирования аналогово справедливы и для ниже расположенных уровней в этой иерархии, хотя имеется и специфика — биосфера более закрытая система, чем ее подразделения. Упоминаем обо всем этом вторично, так как это не всегда очевидно.[ ...]

Известно, что для биосферы характерны механизмы самоуправления, ведущие к гомеостазу экосистем — обеспечению внутренних и внешних связей, сохраняющих ее устойчивость. Гомеостаз природных систем поддерживается, с одной стороны, взаимодействием с внешней средой путем материального и энергетического обмена. С другой стороны, гомеостаз системы поддерживается благодаря внутренним процессам функционирования, осуществляющимся при относительно постоянных энергетических затратах и преимущественно за счет рассеянных источников энергии. Эти процессы обеспечивают внутреннюю целостность систем и составляют второй блок ее управления. Причем ведущая роль в гомеостазе природной системы принадлежит функциям живого вещества, без которого она быстро деградирует: усиливаются функции и роль механических форм движения, структура системы упрощается.[ ...]

Дальнейшая эволюция биосферы приводила к усложнению ее структуры в результате появления многоклеточных организмов и прогрессивного развития различных групп растений и животных. При этом в процессе эволюции соотношение различных групп организмов отражало их взаимозависимость. Например, с расцветом покрытосеменных растений связан взрыв видообразования насекомых. Крупнейшим событием в истории биосферы было появление наземных позвоночных животных, и особенно теплокровных, резко изменивших уровень трансформации энергии. Каждый шаг в эволюции жизни определял и развитие биосферы.[ ...]

Таким образом, жизнь в биосфере выполняет важнейшую функцию организации окружающего вещества, делая его активным. В. И. Вернадский считал, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим космическим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Вместе с тем живое вещество, будучи лишь частью более сложного целого, может существовать только в целом, т.е. в биосфере. Биосфера — это единственная область планеты, где полностью представлены во взаимодействии все известные формы движения материи и структуры: физические, химические и биологические. Постоянное взаимодействие всех структур биосферы и определяет ее состояние как устойчивой, равновесной, динамичной системы.[ ...]

В. И. Вернадский назвал биосферой оболочку Земли, в пределах которой сосредоточено все живое вещество планеты. В этом плане он различал газовую (атмосфера), водную (гидросфера) и каменную (литосфера) оболочки земного шара как составляющие биосферы, области распространения жизни. Но, с другой стороны, ученый подчеркивал, что биосфера — не просто пространство, в котором обитают живые организмы. Состав, структура и энергетика современной биосферы обусловлены не только настоящей, но и прошлой деятельностью живых организмов.[ ...]

Генетическая информация о структуре любого биологического вида надежно сохраняется и не может быть утеряна, пока существует достаточное для воспроизводства вида количество особей. Однако все увеличивающееся загрязнение биосферы отходами антропогенной деятельности ведет к необратимым изменениям в генетической программе человека.[ ...]

Параллельно преобразованиям биосферы благодаря использованию новых мощных источников энергии, новых типов двигателей осуществляется выход человека в ближний и дальний Космос. Если в работах В. И. Вернадского, К. Э. Циолковского, А. Л. Чижевского и других ученых предлагалась теоретическая картина Земли как космического тела, то сегодня эта картина может быть проверена и откорректирована с помощью методов космической, спутниковой съемки и т. д. Сформировалось новое фундаментальное и научно-практическое направление - космическое землеведение. В рамках этого нового комплексного направления науки предусматривается изучение глобальных и локальных структур земной коры, динамики геолого-географических процессов, прогнозирование биопродуктивности акваторий, изучение лесных ресурсов, контроль состояния и динамики загрязнения биосферы.[ ...]

Э. И. Колчинский (1988) в эволюции биосферы выделяет следующие тенденции: постепенное увеличение общей ее биомассы и продуктивности; прогрессивное накопление аккумулированной солнечной энергии в поверхностных оболочках Земли; увеличение информационной емкости биосферы, проявляющейся в нарастающем росте органических форм, увеличении числа геохимических барьеров и возрастании дифференцированное™ физико-географической структуры биосферы; усиление некоторых биогеохимических функций живого вещества и появление новых функций; усиление преобразующего воздействия жизни на атмосферу, гвдросферу, литосферу и увеличение роли живого вещества, продуктов его жизнедеятельности в геологических, геохимических и физико-географических процессах; расширение сферы действия биологического (биотического) круговорота и усложнение его структуры. Несомненно, к этому перечню необходимо отнести трансформирующее воздействие на биосферу человеческой деятельности, не исключая нисходящую ветвь эволюции биосферы — все эволюционирующие системы не являются бессмертными, а имеют «начало» и «конец» своего существования. Так, в эволюции живого вещества имеется непрерывный поток генетической информации, а в геноме человека есть гены от всего ряда его предков, то в составе биосферы имеются виды различного географического возраста — «экогеноэлементы», или «биоэлементы» экосистем. Происходит эволюционная замена данных экогеноэлементов (биоэлементов), иногда в региональных рамках полная замена, с исчезновением предшественников.[ ...]

Одним из основных сорбентов в условиях биосферы являются гуминовые кислоты. Они представляют собой малорастворимую и высокомолекулярную совокупность гумусовых кислот. В структуре гумусовых кислот много кислородсодержащих функциональных групп, ответственных за образование прочных комплексных соединений с ионами металлов. Это во многом обусловило сорбционные свойства рассматриваемых кислот, находящихся в довольно больших концентрациях в почвах, во взвесях в пресных водах, в речных и морских осадках.[ ...]

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии — экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).[ ...]

Поскольку глобальной экосистемой Земли является биосфера, то и для нее характерна устойчивость, позволяющая ей при внешних воздействиях сохранять свою структуру и функциональные особенности. Она должна подчиняться принципу Ле Шателье: при возникновении внешних возмущений, в ее биоте должны возникать процессы, компенсирующие эти возмущения. Однако антропогенные воздействия привели к тому, что природные экосистемы и в целом биосфера стали терять способность к компенсации этих внешних возмущений. Установлено, что биосфера может компенсировать любые возмущения, производимые человеком, доля потребления которых не превышает 1% продукции биосферы. Однако действие принципа Ле Шателье в биоте континентов оказалось нарушенным, как только доля потребления человеком продукции биоты превысила порог допустимого возмущения (около 10%). Видно, что социально-экономическое развитие общества пришло в явное противоречие с ограниченными ресурсовоспроизводящими и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Поэтому возникла необходимость в создании и осуществлении глобального экологического мониторинга (с использованием спутниковых средств) с целью контроля за состоянием биосферы. Это необходимо для обеспечения устойчивости окружающей природной среды при любых возникающих антропогенных возмущениях.[ ...]

Экологические кризисы и порождаемые ими катастрофы в биосфере являются результатом саморазвития биосферы, т.е. внутренних процессов, протекающих в ней. Роль экологических катастроф в эволюции природы и общества в конечном счете сводится к разрушению консервативных структур и нарушению консервативных потенциалов систем, т.е. созданию условий перехода к новыми качественным условиям в развитии биосферы. Так, экологическая катастрофа на Чернобыльской АЭС разрушила не только потенциал производства электрической энергии, но и потенциальные возможности большинства биоценозов, обеспечивающих жизнедеятельность людей, которая на огромной территории стала практически невозможной.[ ...]

Современная доля антропогенного потребления продукции биосферы почти на порядок больше предполагаемого экологического предела. Поэтому сейчас уже нет сомнения б том, что при продолжающихся тенденциях освоения природы естественная биота будет полностью уничтожена и биосфера разрушена. Структура биоты определяется генофондами популяций всех видов, входящих в состав биоты. Эта структура, так же.как и принципы функционирования биоты, не может быть изменена без кардинальной перестройки геномов всех видов, что может произойти только в процессе длительной эволюции, продолжающейся па протяжении миллионов лет. Исследованные структуры современной биосферы позволяют считать, что другого устойчивого состояния биосферы, кроме эволюционно установившегося, не существует и при сохранении или росте современного антропогенного возмущения устойчивость окружающей среды будет разрушена.[ ...]

По мнению ученого, неизбежен единственно правильный подход к биосфере как к целостной глобальной экологической системе, обладающей определенной структурой и устойчивостью, присущими ей особенностями формирования и развития. Такое понимание биосферы особенно важно сейчас, когда техногенное воздействие человека на природу достигло небывалых масштабов и способно вызвать планетарные изменения среды обитания человека.[ ...]

Задача этого раздела не только отвлеченно показать, как устроена биосфера и сколь многолики и множественны направления потоков вещества и энергии в ней (а, следовательно, взаимосвязи между структурами и подсистемами), но и в том, чтобы обратить внимание на те структуры, которые в наши дни подвержены антропогенному воздействию и потому заслуживают внимательного изучения и мониторинга, а в ряде случаев поддержки, управления и воспроизводства. Это тем более важно в связи с тем, что биосфера — целостное системное образование, «сцепление» подсистем, внутри которого многое еще известно недостаточно или вовсе неизвестно. Те пока еще не очень четкие штрихи, которые проведены нами, должны наметить объекты будущих исследований, порой весьма трудоемких и сложных. Однако зная, что изучать, делать это значительно легче, чем бродить в потемках бесструктурного целого, называемого биосферой, и строить обобщения на зыбком песке поверхностного взгляда на «черный ящик» этого всепланетного образования.[ ...]

Владимир Иванович Вернадский (1863—1945) — великий русский ученый, академик, основатель биогеохимии и учения о биосфере. Его по праву относят к числу крупнейших универсалистов мировой науки. Научные интересы В.И. Вернадского чрезвычайно широки. Он внес существенный вклад в минералогию, геохимию, радиогеологию, кристаллографию; провел первые исследования закономерностей состава, строения и миграции взаимодействующих элементов и структур земной коры, гидросферы и атмосферы. В 1923 г. сформулировал теорию о ведущей роли живых организмов в геохимических процессах. В 1926 г. в книге «Биосфера» В.И. Вернадский выдвинул новую концепцию биосферы и роли живого вещества в космическом и земном круговороте веществ. Преобразования природы в результате человеческой , деятельности видятся В.И. Вернадскому как мощный планетарный процесс («Научная мысль как геологическое явление», 1936) и как возможность перерастания биосферы в ноосферу — сферу разума.[ ...]

Категории организмов. Взаимодействие разных категорий живых организмов в иерархически сложноустроенной надсистеме — биосфере осуществляется через биотическую структуру. Несмотря на колоссальное количество видов живых организмов (более 2 млн.), а тем самым неисчислимое разнообразие возможных взаимодействий все живые организмы имеют общность в виде примерно одинаковой биотической структуры. Категории этой структуры были уже упомянуты выше: продуценты, консументы, редуценты.[ ...]

Под биологической системой понимают выполняющую некоторую функцию (биохимическую, физиологическую, биоценотическую и т. п.) структуру (клетку, организм, сообщество организмов и т. д.), которая взаимодействует со средой и другими системами как единое целое, состоит из подсистем более низкого уровня, непрерывно перестраивает свою деятельность по каналам обратной связи и проявляет свойства самоорганизации. Живое население биосферы, объединенное круговоротом вещества, образует единую биокибернетическую систему . Последние, к которым принадлежат виды и их популяции, а также биоценозы (совокупности популяций разных видов), являются особо сложными кибернетическими системами, определенным образом сбалансированными за счет механизмов положительных и отрицательных обратных связей. Все это мы видели выше, рассматривая структуру популяций и экосистем.[ ...]

Человек не обладает данными о численности существующих в природе видов живых существ. Каждый из них занимает определенное место в структуре биосферы. Хотя мы не можем точно определить функциональное назначение каждого вида в любой из многочисленных экологических систем, биологическое разнообразие необходимо для сохранения функциональной структуры биосферы и составляющих ее экосистем.[ ...]

Разнообразны проявления и механизмы саморегуляции на-дорганизменных систем - популяций и биоценозов. На этом уровне поддерживаются стабильность структуры популяций, составляющих биоценозы, их численность, регулируется динамика всех компонентов экосистем в изменяющихся условиях среды. Сама биосфера является примером поддержания гомеостатического состояния и проявлений саморегуляции живых систем.[ ...]

Примерами природных катастроф на Земле являются ее сближение с крупными космическими телами. Результатом таких процессов являлись необратимые изменения в биосфере: происходила перестройка структуры и состава ее компонентов (литосферы, гидросферы, атмосферы), исчезали одни виды живых организмов и возникали новые живые формы.[ ...]

Ископаемые остатки и другие материалы свидетельствуют о том, что в прошлом организмы были иными и достигли современного состояния в процессе эволюции. Отсюда естественно предположить, что структура сообществ и характер окружающей среды также были другими. Изучение сообществ и климатов прошлого помогает нам понять современные сообщества. Это предмет исследования палеоэкологии — науки на стыке экологии и палеонтологии, которую С. Кейн (1944) определил как изучение «биоты прошлого с использованием в той мере, в какой это возможно, экологических концепций и методов» или более широко — как изучение «взаимодействия земли, атмосферы и биосферы в прошлом». Палеоэкология исходит из следующих общих допущений: 1) в различные геологические периоды действовали одни и те же экологические принципы; 2) об экологии ископаемых организмов можно судить на основании того, что известно об эквивалентных им или родственных современных видах.[ ...]

Это мир, в котором мы живем, как мир отдельного человека, семьи, коллектива с отдельно ограниченным кругом их интересов, взглядов, возможностей, так и мир всей планеты: земля, воздух, вода, биосфера с ее неисчерпаемым разнообразием компонентов. В этом стремлении Центр поддерживают российские государственные структуры и зарубежные партнеры.[ ...]

В разделе 3.3 уже был сформулирован общебиосферный закон физикохимического единства живого вещества. Помимо такой константности и постоянства количества живого вещества, в живой природе наблюдается постоянное сохранение информационной и соматической структуры, хотя она и несколько меняется с ходом эволюции. Это свойство было подмечено Ю. Голдсмитом2, развивающим идеи экодинамики как независимого от классической термодинамики и редукционистских «физических» подходов воззрения. Закон сохранения структуры биосферы—информационной и соматической — Ю. Голдсмит называет первым законом экодинамики.[ ...]

Начиная по крайней мере с начала XX столетия биота суши перестала поглощать избыток углерода из атмосферы, наоборот, она стала выбрасывать углерод в атмосферу, увеличивая загрязнение окружающей среды, производимое промышленными предприятиями. Это означает, что структура естественной биоты суши нарушена в глобальных масштабах. Что касается всей биосферы, можно констатировать, что ее современное частично загрязненное состояние обратимо, она может вернуться в прежнее устойчивое состояние при сокращении антропогенного загрязнения на порядок величины. Другого устойчивого состояния биосферы не существует, и при сохранении или ускорении темпов возмущения биосферы устойчивость окружающей среды будет разрушена.[ ...]

В пособии изложены основные принципы общей экологии, знания о природопользовании, факторы окружающей среды и закономерности их действия на различные живые организмы. Также рассмотрены происходящие в экологической системе закономерности, круговорот веществ в биосфере и концепция о структуре и составе биосферы. Назначение пособия - формирование у студентов общих экологических представлений и знаний перед началом изучения специальных дисциплин.[ ...]

С середины столетия все большее значение приобретают исследования в области биосферологии, начатые В .И. Вернадским (1863-1945) еще в 20-х годах. Одновременно общеэкологические подходы распространяются на эко-лоппо человека и факторы антропогенных воздействий. Ярко выступает зависимость экологического состояния различных стран и регионов планеты от развития экономики и структуры производства. Быстро растет дочерняя об ласть экологии - наука об окружающей человека среде с ее прикладными отраслями. Экология оказывается в центре острых общечеловеческих проблем. Это подтвердили в 60-х - начале 70-х годов исследования В. А. Ковды по техногенному воздействию- на земельные ресурсы, разработки Н. Н Моисеева пб модели «ядерной зимы», труды М. И. Будыко по техногенным воздействиям на климат и по глобальной экологии. Большую роль сыграли доклады Римского клуба - коллектива авторитетных специалистов по системной динамике и глобальному моделированию (Дж . Форрестер, Д. Медоуз, М. Месарович, Э. Пестель), а также представительная Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Стокгольме в 1972 г.. Ученые указывали на угрожающие последствия неограниченного антропогенного воздействия на биосферу планеты и на тесную связь экологических, экономических и социальных проблем.[ ...]

Совокупность БРЦ составляет биологический (биотический) круговорот, который является основой функционирования и эволюции жизни в планетарном масштабе. Биологический круговорот представляет собой процесс развития жизни по спирали, в котором живое все время как бы выходит за пределы замкнутого цикла, создавая новые формы, включающиеся в круговорот, и как форма организации биосферы благодаря спиральной структуре обеспечивает и непрерывность жизни, и ее прогрессивное развитие. В биологическом круговороте потери вещества минимальны, информация теряется с гибелью видов и необратимыми генетическими перестройками, в энергетических циклах преобладает однонаправленный поток энергии от растений-продуцентов с последующим выносом ее через консументы в околоземное и космическое пространство, при этом коэффициент круговорота энергии от редуцентов к продуцентам не превышает 0,24%.[ ...]

Экосистема (экологическая система) — это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Термин был введен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Термин «экосистема» при рассмотрении его с позиций понятий о системах представляется как «множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство» (СЭС, 1980, с. 1225), и полностью этим понятиям отвечает. Биосфера как совокупность конкретных экосистем в ее структуре и функциях также отвечает биологическим (экологическим) системам, характеризующимся специфической функцией, упорядоченными взаимоотношениями составляющих ее частей (субсистем) и основывающимися на этих взаимоотношениях регуляторными механизмами, определяющими целостность и устойчивость системы на фоне колеблющихся внешних условий.[ ...]

Глобальные, региональные, национальные, локальные и точечные экологические ограничения в природе и лимиты человеческих возможностей постепенно меняют направление НТР. Появилась серия понятий типа «экологосовместимости» техники и технологий, «экологической цены», комплексной ресурсоемкости, территориальной емкости производства и т. п. Некоторые производства готовятся к глубоким изменениям. Это не только смена технологий с устранением фреонов, разрушающих озоновый экран, но и «энергетическая революция». Производство энергии достигает уже Ю10 тут (тонн условного топлива) при абсолютном пределе, допускаемом структурами биосферы планеты, не более 1,7-1010 тут. Этот предел будет достигнут через 20—25 лет даже при сокращении энергопотребления в развитых странах. Не ресурсы топлива и других источников энергии, а допустимые пределы энергопроизводства ограничивают НТР современного типа.[ ...]