Biosfera je prirodni dio kosmičke organizacije. Organizacija i stabilnost biosfere

MINISTARSTVO PROSVETE I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE

VLADIVOSTOK DRŽAVNI EKONOMSKI UNIVERZITET I

SERVIS

INSTITUT ZA INFORMATIKU INOVACIJSKIH I POSLOVNIH SISTEMA

ODSJEK ZA EKOLOGIJU I UPRAVLJANJE PRIRODOM

020801.65 "Ekologija"

Vladivostok

Izdavačka kuća VSUES

Program rada nastavne discipline "Nastava o biosferi" sastavlja se u skladu sa zahtjevima Državnog obrazovnog standarda visokog stručnog obrazovanja.

Sastavio: , vanredni profesor Katedre za ekologiju

Odobreno na sastanku odeljenja EPP 01.01.2001, protokol br. 6, izdanje 2014.

© Izdavačka kuća Vladivostok

Državni univerzitet

ekonomija i usluga, 2014

UVOD

Doktrina biosfere je prirodna naučna disciplina koja ima za cilj razvijanje biocentričnog pogleda na svet i sposobnosti evaluacije profesionalnih aktivnosti kod studenata ekologa sa stanovišta racionalnog korišćenja prirodnih resursa i zaštite životne sredine. Prirodno okruženje biosfere obezbjeđuje čovjeku sirovine, energiju, razne materijale. Doktrina biosfere pomaže u razumijevanju odnosa organizama, populacija sa staništima, odnosa prirodnih i antropogenih ekosistema, uslova za održivo stanje ekosistema, uzroka ekološke krize, ekoloških principa upravljanja okolišem koji osiguravaju održivi razvoj čovječanstva. Izučavajući disciplinu „Doktrina o biosferi“, studenti ekolozi razmatraju biosferu kao globalni ekosistem, njen sastav, strukturu, unutrašnje veze koje obezbeđuju njeno funkcionisanje i održivost. Daju procjenu glavnih izvora zagađenja, analiziraju ekološke probleme urbanih područja. Proučavaju načine zaštite biosfere od tehnogenog uticaja, razmatraju probleme i načine očuvanja biodiverziteta. Posebna pažnja posvećena je problemima ljudskog uticaja na globalne procese i klimu biosfere. Proučavanje različitih procesa biosfere omogućava edukaciju ekološki orijentisane svijesti učenika i formiranje "ekološkog" stereotipa ponašanja kod njih. Disciplina "Nastava o biosferi" ima za cilj proučavanje osnovnih obrazaca funkcionisanja prirodnih sistema na različitim nivoima biosfere, faktora koji određuju njenu stabilnost, produktivnost i energiju. Otkriva se uloga žive materije u biogeohemijskim ciklusima, pokazuje se logična veza između tradicionalnih proučavanja problema interakcije prirode – društva – privrede i koncepta održivog razvoja čovečanstva, težnje za konstruktivnim rešenjima ekoloških problema. Procjenjuje se stanje globalnog ekosistema i načini stabilizacije i unapređenja savremene biosfere. Izučavanje ovog predmeta usko je povezano sa disciplinama kao što su "Biologija", "Hemija", "Geografija", "Geologija", "Nauka o tlu".

Karakteristika izučavanja discipline "Učenje o biosferi" je integrisani pristup problemima životne sredine, koji omogućava studentima ekologa da steknu neophodnu erudiciju, da razumeju odnos biogeohemijskih procesa u biosferi. Za savladavanje discipline neophodna su osnovna znanja iz geografije, biologije, hemije, geologije, ekologije i nauke o tlu.

1. ORGANIZACIJSKA I METODOLOŠKA UPUTSTVA

1.1. Ciljevi i zadaci discipline

Svrha discipline je upoznavanje učenika sa osnovnim pojmovima, problemima i metodama nauke „Nastava o biosferi“. Disciplina je namijenjena studentima specijalnosti 020801.65 - Ekologija. Glavni zadaci discipline– formiranje veština i sposobnosti u sledećim oblastima delovanja:

· proučavanje osnova „Učenja o biosferi“, njenih granica i evolucije;

· karakteristike biogene migracije, biogeohemijski ciklusi supstanci, prostorna i vremenska cikličnost hemijskih elemenata;

· upoznavanje sa planetarno-svemirskom organizacijom biosfere;

· razmatranje termodinamičke orijentacije razvoja biosfere, transformacije energije živom materijom;

· proučavanje noosferskog koncepta kao osnove naučnog menadžmenta;

formiranje profesionalnih kompetencije.

1.2. Spisak kompetencija stečenih tokom studiranja discipline

Disciplina formira profesionalni pogled na geohemijske, biogeohemijske i biološke aspekte biosfere. Koncept biosfere ima za cilj formiranje holističkog pogleda na procese i pojave u globalnom ekosistemu, mehanizme i obrasce održivog postojanja bioloških sistema različitih nivoa u složenom i dinamičnom okruženju. Znanja stečena u procesu izučavanja discipline formiraju ekološki, noosferski pogled na svet studenta i razvijaju logičko mišljenje na svim nivoima organizacije žive materije (organizam, populacija, ekosistem, biosfera).

1.3. Glavne vrste časova i karakteristike njihovog vođenja

Ukupan obim discipline za specijalnost 020801.65 Ekologija je 200 časova, od čega 68 časova rada u učionici (34 časa predavanja, 34 časa praktične nastave) i 132 časa samostalnog rada. Disciplina "Učenje o biosferi" se izučava u 5. semestru, 4 časa sedmično, od čega 2 časa predavanja, 2 časa praktična nastava. Kurs se završava ispitom. Glavne vrste zanimanja: - predavanja, koja daju glavni sistematizovani materijal o strukturi, organizaciji, svojstvima i funkcijama biosfere; - praktična nastava doprinosi formiranju ekološkog razumijevanja učenika o odnosu organizama sa okolinom, strukturi biosfere, njenoj evoluciji, globalnim ekološkim problemima. Seminari i praktična nastava razvijaju sposobnost predviđanja rezultata profesionalne aktivnosti, uzimajući u obzir direktne i indirektne posljedice po biosferu; - konsultacije uključuju pomoć u samostalnom učenju gradiva; - samostalni rad obuhvata: rad sa nastavnom i naučnom literaturom u pripremi za praktične seminare, testove i pisanje seminarskih radova. U toku izučavanja ove discipline studenti ekologa slušaju predavanja, stječu praktične vještine na praktičnoj nastavi, samostalno uče koristeći naučnu literaturu, bibliotečke elektronske baze podataka i internet u pripremi za ispit i na odbrani seminarskih radova.

1.4. Vrste kontrole i izvještavanja po disciplinama

Studij discipline završava se ispitom u 5. semestru. Student mora na ispitu pokazati stvarnu bazu znanja o planetarno-svemirskoj organizaciji biosfere, sposobnost uspostavljanja uzročno-posledičnih veza i formulisanja zaključaka. Koriste se sljedeće vrste kontrole: - tekuća ovjera, uključujući izvođenje pismenih kontrolnih zadataka studenta, usmeno ispitivanje, izvještaje na seminarima, pohađanje predavanja, testiranje.

1.5 Vrste kontrole i izvještavanja po disciplinama

Kontrola napredovanja učenika vrši se u skladu sa rejting sistemom provjere znanja.

Trenutna kontrola napretka sadrži zadatke koji doprinose razvoju kompetencija profesionalne djelatnosti za koju se student sprema i uključuje:

Provjera nivoa samostalne spreme prvostupnika pri izvođenju individualnog zadatka, u pripremama za predavanja i praktični rad;

Učešće prvostupnika u diskusijama o glavnim tačkama teme koja se proučava;

Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, Acrobat Reader), Internet explorer ili slično.

b) tehnička i laboratorijska podrška

Predavanja i praktična nastava se održavaju u učionicama uz korištenje multimedijalne opreme

7. RJEČNIK OSNOVNIH POJMOVA

Antropogeneza je proces povijesnog i evolucijskog formiranja fizičkog tipa osobe, početni razvoj njegove radne aktivnosti, govora i društva.

Biosfera- svojevrsna ljuska Zemlje, koja sadrži sveukupnost živih organizama i onaj dio tvari planete koji je u stalnoj razmjeni sa tim organizmima

biocentrizam- naučni pristup zaštiti životne sredine, koji interese divljih životinja (kako izgledaju čoveku) stavlja iznad svega.

Održivi razvoj- skladan (pravilan, ravnomjeran, uravnotežen) razvoj je proces promjena u kojem se međusobno usklađuju iskorištavanje prirodnih resursa, pravac ulaganja, orijentacija naučnog i tehnološkog razvoja, razvoj pojedinca i institucionalne promjene i ojačati sadašnji i budući potencijal za zadovoljavanje ljudskih potreba i težnji.

Ekološka katastrofa - ovo je iznenadni događaj, proces koji se brzo kreće koji za sobom povlači ozbiljne posljedice po ekosisteme, njihovo uništenje, žrtve. Razlog za takve promjene može biti kako vanjski utjecaj na sistem, tako i pražnjenje njegovih unutrašnjih naprezanja koja su premašila čvrstoću konstrukcije.

Ekološka kriza- značajno regionalno ili lokalno narušavanje uslova životne sredine, što dovodi do potpunog ili delimičnog narušavanja lokalnih ekoloških sistema.

Živi organizmi obogaćuju životnu sredinu kiseonikom, regulišu količinu ugljičnog dioksida, soli raznih metala i niza drugih jedinjenja – jednom riječju, održavaju sastav atmosfere, hidrosfere i tla neophodnih za život. U velikoj mjeri zahvaljujući živim organizmima, biosfera ima svojstvo samoregulacije - sposobnost održavanja uvjeta na planeti koje je stvorio Stvoritelj.

Ogromna ekološka uloga živih organizama omogućila je naučnicima da iznesu hipotezu da su atmosferski vazduh i tlo stvorili sami živi organizmi tokom stotina miliona godina evolucije. Prema Svetom pismu, i tlo i vazduh su već bili prisutni na Zemlji na dan kada su stvorena prva živa bića.

Akademik Vernadsky je, na osnovu sličnosti strukture geoloških stijena koje leže dublje od kambrija, s kasnijim, sugerirao da je život u obliku jednostavnih organizama bio prisutan na planeti "skoro od početka". Pogrešnost ovih naučnih konstrukcija kasnije je postala očigledna geolozima.

Nesumnjiva zasluga VI Vernadskog je čvrsto uvjerenje da se život pojavljuje samo od živih organizama, ali je naučnik, odbacujući biblijsku doktrinu o stvaranju svijeta, vjerovao da je "život vječan, kao što je kosmos vječan" i došao do Zemlja sa drugih planeta. Fantastična ideja Vernadskog nije potvrđena. Hipoteza o evolucijskom nastanku organizama planete od najjednostavnijih oblika danas je još kontroverznija nego u vrijeme Vernadskog.

Energetska osnova postojanja života na Zemlji je Sunce, pa se biosfera može definisati kao ljuska Zemlje prožeta životom, čiji sastav i struktura nastaje zajedničkom aktivnošću živih organizama i određena je konstantan priliv sunčeve energije.

Vernadsky je ukazao na glavnu razliku između biosfere i drugih školjki planete - manifestaciju u njoj geološke aktivnosti živih bića. Prema naučniku, "celokupno postojanje zemljine kore, barem u smislu težine mase njene supstance, u njenim suštinskim, sa geohemijske tačke gledišta, osobinama, uslovljeno je životom." Vernadsky je smatrao žive organizme kao sistem za pretvaranje energije sunčeve svjetlosti u energiju geohemijskih procesa.

Sastav biosfere razlikuje živu i neživu materiju - žive organizme i inertnu materiju. Najveći dio žive tvari koncentrisan je u zoni sjecišta tri geološke ljuske planete: atmosfere, hidrosfere (okeani, mora, rijeke, itd.) i litosfere (površinski sloj stijena). Neživa materija biosfere uključuje komponentu ovih školjki, koja je kruženjem materije i energije povezana sa živom materijom.

U neživoj komponenti biosfere nalaze se: biogene supstance, koje su rezultat vitalne aktivnosti organizama (nafta, ugalj, treset, prirodni gas, krečnjaci biogenog porekla i dr.); bioinertna supstanca, formirana zajedničkim organizmima i nebiološkim procesima (zemljište, mulj, prirodna voda rijeka, jezera, itd.); inertna tvar koja nije proizvod vitalne aktivnosti organizama, ali je uključena u biološki ciklus (voda, atmosferski dušik, soli metala itd.).

Granice biosfere mogu se odrediti samo približno. Iako su poznate činjenice o otkrivanju bakterija i spora na visinama do 85 km, koncentracija žive tvari na velikim visinama je toliko zanemariva da se smatra da je biosfera ograničena na visini od 20-25 km ozonskim omotačem, koji štiti živa bića od razornog dejstva jakog zračenja.

U hidrosferi život je sveprisutan. U Marijanskom rovu na dubini od 11 km, gdje je tlak 1100 atm, a temperatura 2,4°C, francuski naučnik J. Picard je kroz prozor promatrao holoturije, druge beskičmenjake, pa čak i ribe. Bakterije, dijatomeje i modrozelene alge, foraminifere i rakovi žive ispod debljine antarktičkog leda većom od 400 m. Bakterija se nalazi ispod sloja morskog mulja na dubini od 1 km, u naftnim bušotinama na dubini do 1,7 km, u podzemnim vodama na dubini od 3,5 km. Dubine od 2-3 km smatraju se donjom granicom biosfere. Ukupna debljina biosfere, dakle, u različitim dijelovima planete varira od 12-15 do 30-35 km.

Atmosfera se uglavnom sastoji od azota i kiseonika. Male količine uključuju argon (1%), ugljični dioksid (0,03%) i ozon. Stanje atmosfere ovisi o vitalnoj aktivnosti kako kopnenih organizama tako i vodenih bića. Kiseonik se uglavnom koristi za disanje i mineralizaciju (oksidaciju) umiruće organske materije. Ugljični dioksid je neophodan za fotosintezu.

Hidrosfera. Voda je jedna od najvažnijih komponenti biosfere. Oko 90% vode nalazi se u Svjetskom okeanu, koji zauzima 70% površine naše planete i sadrži 1,3 milijarde km3 vode. Rijeke i jezera obuhvataju samo 0,2 miliona km3 vode, a živi organizmi - oko 0,001 miliona km3. Koncentracija kisika i ugljičnog dioksida u vodi je neophodna za život organizama. Sadržaj ugljičnog dioksida u vodi je 660 puta veći nego u zraku. U morima i okeanima razlikuje se pet vrsta kondenzacije života:

1. Offshore priobalni. Ova zona je bogata kiseonikom, organskim materijama i drugim nutrijentima koji dolaze sa kopna (na primer, sa rečnom vodom). Ovdje, na dubini do 100 m, cvjeta plankton i njegov donji "partner" bentos koji prerađuje umiruće planktonske organizme.

Oceanski plankton se sastoji od dvije zajednice:

a) fitoplankton - alge (70% njih su mikroskopske dijatomeje) i bakterije;

b) zooplankton - primarni potrošači fitoplanktona (mekušci, rakovi, protozoe, plaštači, razni beskičmenjaci).

Život zooplanktona teče u stalnom kretanju, on se ili diže ili spušta na dubinu od 1 km, izbjegavajući svoje jedače (otuda i naziv: grčki plankton luta). Zooplankton je glavna hrana kitova usamljenih. Fitoplankton čini samo 8% mase zooplanktona, ali, brzo se razmnožavajući, proizvodi 10 puta više biomase od ostatka okeanskog života. Fitoplankton daje 50% kiseonika (preostalih 50% proizvodi šume).

Bentoski organizmi - rakovi, glavonošci i školjke, crvi, morske zvijezde i ježevi, holoturiji ("morski krastavci" ili drugi naziv - trepanzi), foraminifere (morski rizomi), alge i bakterije prilagođeni su životu gotovo bez svjetlosti. Prerađujući organsku materiju i pretvarajući je u minerale, koji se uzlaznim tokovima dostavljaju u gornje slojeve, bentos hrani plankton. Što je bentos bogatiji, plankton je bogatiji, i obrnuto. Izvan police broj oba naglo opada.

Plankton i bentos formiraju debeli sloj vapnenačkog i silicijumskog mulja u okeanu, koji formira sedimentne stijene. Karbonatni sedimenti mogu se pretvoriti u kamen za samo nekoliko decenija.

2. Uzlazna zadebljanja se formiraju na mjestima uzlaznih tokova koji nose proizvode bentosa na površinu. Poznati su kalifornijski, somalijski, bengalski, kanarski i posebno peruanski upwelling, koji daje oko 20% svjetskog ribarstva.

3. Greben - poznat svim koralnim grebenima, obiluje algama i mekušcima, bodljikašima, plavo-zelenim, koraljima i ribama. Grebeni rastu neobično brzo (do 20-30 cm godišnje) ne samo zbog koraljnih polipa, već i zbog vitalne aktivnosti mekušaca i bodljokožaca, koji koncentrišu kalcij, kao i zelenih i crvenih algi s vapnenačkim skeletom.

Glavni proizvođač grebenskih ekosistema su mikroskopske fototrofne alge, stoga se grebeni nalaze na dubinama ne većim od 50 m, zahtijevaju čistu toplu vodu s određenim salinitetom. Grebeni su jedan od najproduktivnijih sistema u biosferi, proizvodeći do 2 t/ha biomase godišnje.

4. Sargas zadebljanje - polja smeđih i ljubičastih algi plutaju na površini sa mnogo mjehurića zraka. Rasprostranjen u Sargaškom i Crnom moru.

5. Koncentracije pri dnu abisala formiraju se na dubini do 3 km oko toplih izvora na rasjedima u okeanskoj kori (rifti). Na tim mjestima se iz unutrašnjosti zemlje uklanjaju sumporovodik, ioni željeza i mangana, jedinjenja dušika (amonijak, oksidi), hraneći kemotrofne bakterije - proizvođače koje konzumiraju složeniji organizmi - mekušci, rakovi, rakovi, ribe i ogromni kitnjaci. životinjske pukotine. Ovim organizmima nije potrebna sunčeva svjetlost. U zonama pukotina, stvorenja rastu oko 500 puta brže i dostižu impresivne veličine. Školjke narastu do 30 cm u prečniku, bakterije - do 0,11 mm! Poznati su rascjepi Galapagosa, kao i blizu Uskršnjeg ostrva.

U moru prevladavaju razne životinje, a na kopnu - biljke. Samo angiosperme čine 50% vrste, a morske alge samo 5%. Ukupna biomasa na kopnu predstavlja 92% zelenih biljaka, au okeanu 94% su životinje i mikroorganizmi.

Biomasa planete se ažurira u prosjeku svakih 8 godina, kopnene biljke - za 14 godina, oceana - za 33 dana (fitoplankton - dnevno). Sva voda prođe kroz žive organizme za 3 hiljade godina, kiseonik za 2-5 hiljada godina, a atmosferski ugljen dioksid za samo 6 godina. Ciklusi ugljika, dušika i fosfora su mnogo duži. Biološki ciklus nije zatvoren, oko 10% tvari odlazi u obliku sedimentnih naslaga i ukopa u litosferu.

Masa biosfere je samo 0,05% mase Zemlje, a njen volumen je oko 0,4%. Ukupna masa žive materije je 0,01-0,02% inertne materije biosfere, ali je uloga živih organizama u geohemijskim procesima veoma značajna. Godišnja proizvodnja žive materije je oko 200 milijardi tona suhe mase organske materije; u procesu fotosinteze 70 milijardi tona vode reaguje sa 170 milijardi tona ugljen-dioksida. Svake godine vitalna aktivnost organizama uključuje 6 milijardi tona azota, 2 milijarde tona fosfora, gvožđa, sumpora, magnezijuma, kalcijuma, kalijuma i drugih elemenata u biogenom ciklusu. Čovječanstvo, koristeći brojne tehnike, izvlači oko 100 milijardi tona minerala godišnje.

Vitalna aktivnost organizama daje značajan doprinos planetarnoj cirkulaciji tvari, vršeći njegovu regulaciju, život služi kao moćan geološki faktor koji stabilizira i transformira biosferu.

ŽIVA SUPSTANCA (ŽIVI ORGANIZMI). BIOMASA

Živa tvar - ukupnost i biomasa živih organizama u biosferi.

Koncept "žive materije" u nauku je uveo V.I. Vernadsky. Karakteriše ga ukupna masa, hemijski sastav, energija.

Živi organizmi su moćan geološki faktor koji transformiše lice Zemlje. IN AND. Vernadsky je naglasio da na zemljinoj površini nema sile koja je moćnija u svojim konačnim rezultatima od živih organizama u cjelini. I atmosfera (vazdušna ljuska), i hidrosfera (vodena ljuska), i litosfera (čvrsta ljuska) duguju svoje trenutno stanje i inherentna svojstva uticaju koji su organizmi imali na njih tokom milijardi godina svog postojanja zbog neprekidnog protok elemenata u biogenom metabolizmu. Utječući na svijet koji ga okružuje i mijenjajući ga, živa materija djeluje kao aktivni faktor koji određuje njeno postojanje.

Ideja o planetarnoj geohemijskoj ulozi žive materije jedna je od glavnih odredbi V.I. Vernadsky. Druga važna pozicija u njegovoj teoriji je ideja o biosferi kao organizovanom entitetu, proizvodu složenih transformacija živom materijom materijalnih, energetskih i informacionih mogućnosti životne sredine.

Biosfera se sa savremenih pozicija smatra najvećim ekosistemom planete koji učestvuje u globalnom ciklusu supstanci. Pod sistemima biosfere su ekosistemi nižeg nivoa. Biogeocenoza je strukturna jedinica aktivnog dijela moderne biosfere.

Biosfera je proizvod dugoročne evolucije živih bića i ekosistema različite složenosti, koji su u interakciji i dinamičkoj ravnoteži međusobno i sa inertnim okruženjem.

Količina žive materije organizama po jedinici površine ili zapremine, izražena u jedinicama mase, naziva se biomasa. Organizmi koji čine biomasu imaju sposobnost razmnožavanja – razmnožavanja i širenja po planeti.

Karakteristika svakog živog organizma i biomase općenito je stalna izmjena materije i energije sa okolinom.

Trenutno na Zemlji postoji više od dva miliona vrsta organizama. Od toga, oko 500 hiljada vrsta otpada na udio biljaka, a više od 1,5 miliona vrsta otpada na udio životinja. Najbrojnija grupa po broju vrsta su insekti (oko 1 milion vrsta).

BIOGENI CIKLUS

Biohemijska cirkulacija je kretanje i transformacija hemijskih elemenata kroz inertnu i organsku prirodu uz aktivno učešće žive materije. Hemijski elementi kruže u biosferi različitim putevima biološkog ciklusa: apsorbuju ih živa materija i nabijaju energijom, zatim napuštaju živu materiju, dajući akumuliranu energiju spoljašnjoj sredini. Takve cikluse Vernadsky je nazvao biohemijskim. Mogu se podijeliti u dvije glavne vrste:

1) kruženje gasovitih materija sa rezervnim fondom u atmosferi i hidrosferi;

2) sedimentni ciklus sa rezervnim fondom u zemljinoj kori.

Živa materija igra aktivnu ulogu u svim biohemijskim ciklusima. Glavni ciklusi uključuju ciklus ugljenika, kiseonika, azota, fosfora.

FUNKCIJE BIOSFERE

Zahvaljujući biotičkom ciklusu, biosfera obavlja određene funkcije.

1. Funkcija plina - koju obavljaju zelene biljke u procesu fotosinteze i sve životinje i biljke, mikroorganizmi kao rezultat biološkog ciklusa tvari. Većinu gasova stvara život. Podzemni zapaljivi gasovi su produkti raspadanja organskih supstanci biljnog porekla zakopanih u sedimentnim stenama.

2. Funkcija koncentracije – povezana sa akumulacijom različitih hemijskih elemenata u živoj materiji.

3. Redox funkcija (oksidacija tvari u procesu života). U tlu se stvaraju oksidi i soli. Bakterije stvaraju krečnjak, rude itd.

4. Biohemijska funkcija - vrši se metabolizam u živim organizmima (ishrana, disanje, izlučivanje) i uništavanje, razgradnja mrtvih organizama.

5. Biohemijska aktivnost čovječanstva. Pokriva sve veću količinu materije zemljine kore za potrebe industrije, transporta i poljoprivrede.

ORGANIZACIJA I STABILNOST BIOSFERE

Biosfera je složen organizovan sistem koji funkcioniše kao jedinstvena celina sposobna za samoregulaciju. Njegova strukturna jedinica je biogeocenoza - jedan od najsloženijih prirodnih sistema, koji predstavlja kompleks živih organizama i inertne sredine, koji su u stalnoj međusobnoj interakciji i međusobno povezani metabolizmom i energijom. Stabilnost biosfere određena je stabilnošću biogeocenoze - produkta dugog prirodno-historijskog razvoja organskog svijeta.

Važno svojstvo biogeocenoze je njena sposobnost samoregulacije, što se očituje u njenoj stabilnoj dinamičkoj ravnoteži. Ovo posljednje se postiže koordinacijom i složenošću onih interakcija koje se razvijaju između njegovih komponenti - živih i neživih dijelova. Potrošnja stvorene organske materije odvija se paralelno sa njenom proizvodnjom i ne bi trebalo da prelazi potonju po obimu. Što su fizički i hemijski kvaliteti životne sredine, životni uslovi unutar biotopa raznovrsniji, što je raznovrsniji sastav vrsta, to je cenoza stabilnija. Odstupanja uslova postojanja od optimalnih dovode do osiromašenja njegove vrste. Stabilno stanje cenoze određuje i izlaz bruto proizvodnje, koji osigurava protok energije kroz trofičke nivoe i očuvanje svih živih komponenti koje su međusobno povezane u lancu ishrane i koje sudjeluju u općoj cirkulaciji tvari. Uravnotežen odnos između organizama različitih trofičkih nivoa jedan je od uslova stabilnosti biogeocenoze.

U uslovima nepostojanosti fizičkog i hemijskog okruženja, pouzdanost biogeocenoze obezbeđuje se totalnom preraspodelom žive materije između njenih sastavnih vrsta koje se međusobno mogu zameniti (ili duplirati) unutar istog nivoa ekološke piramide. Pod određenim uvjetima, neke vrste se osjećaju ugodnije (zbog čega se broj njihovih populacija povećava), a lošije - druge koje su im blizu, ali zauzimaju podređeni položaj u biogeocenozi. Promjena uslova može negativno utjecati na prve i, naprotiv, doprinijeti prosperitetu drugih. U zavisnosti od jačine i trajanja djelovanja novog prirodnog faktora, unutar biogeocenoze dolazi do manje ili više značajnih promjena u njegovoj organizaciji. Jedan od mehanizama koji osiguravaju sigurnost biocenoza očituje se u sposobnosti formiranja različite strukture pod pritiskom vanjskih faktora uz jačanje „elemenata dupliciranja“.

Odvojene biogeocenoze nisu izolovane jedna od druge; oni su međusobno zavisni i u stalnoj su interakciji. Živopisan dokaz za to mogu biti primjeri globalnog kruženja biogenih elemenata, u kojem učestvuju ne samo pojedinačni podsistemi, već cijela biosfera i druge geosfere Zemlje. Ravnoteža ciklusa elemenata i supstanci na planeti, posebno ciklusa biogenih elemenata, bez kojih je život nemoguć, osigurava se postojanošću cjelokupne mase žive materije. Veliki broj elemenata prolazi kroz žive organizme. Fotoautotrofi određuju brzinu fiksiranja sunčeve energije i pružanja je drugim stanovnicima planete. Zelene biljke opskrbljuju molekularni kisik neophodan za postojanje gotovo svih živih organizama na Zemlji; jedini izuzetak su anaerobni oblici. Da bi se osigurala stabilnost cirkulacije, pored postojanosti mase žive materije, neophodna je i postojanost između proizvođača, potrošača i razlagača. Svi zajedno stvaraju i stabilizuju uslove za postojanje biosfere kao integralnog i skladnog entiteta.

Ekološko dupliciranje na nivou vrsta u biogeocenozi u prirodi je dopunjeno ekološkim dupliranjem na nivou cenoze, koje se manifestuje zamjenom jedne biocenoze drugom u promjenjivim uvjetima unutar integralne biosfere.

Ukupna količina žive materije u biosferi se primetno menja u dovoljno dugom geološkom vremenu (zakon konstantnosti količine žive materije V.I. Vernadskog). Njegova kvantitativna stabilnost održava se konstantnošću broja vrsta, što određuje ukupnu raznolikost vrsta u biosferi.

Dakle, biogeocenoze su okruženje u kojem se odvijaju različiti životni procesi na našoj planeti, ciklusi materije i energije uzrokovani vitalnom aktivnošću organizama i, ukupno, čine veliki ciklus biosfere.

Biogeocenoza je relativno stabilan i otvoren sistem koji ima materijalno-energetske "inpute" i "izlaze" koji povezuju susjedne biocenoze.

NOOSPHERE

Noosfera (grč. noos - um + sfera) je najviši stepen razvoja biosfere, sfera uticaja ljudskog uma, interakcije prirode i društva. Pojavljujući se na Zemlji, čovjek je postepeno postao moćna geološka sila koja je utjecala na svijet oko sebe.

Koncept noosfere kao idealno misleće ljuske Zemlje uveden je u nauku početkom 20. veka. Francuski naučnici i filozofi P. Teilhard de Chardin i E. Leroy. P. Teilhard de Chardin je čovjeka smatrao vrhuncem evolucije i transformatorom materije kroz uključivanje evolucije u kreativnost. Naučnik je glavni značaj u evolucijskim konstrukcijama pridavao timu i duhovnom faktoru, ne omalovažavajući ulogu tehnološkog napretka i ekonomskog razvoja.

IN AND. Vernadsky je, govoreći o noosferi (1944), naglasio potrebu za razumnom organizacijom interakcije između društva i prirode, koja zadovoljava interese svake osobe, cijelog čovječanstva i svijeta oko njega. Naučnik je napisao: „Čovečanstvo, uzeto kao celina, postaje moćna geološka sila. A pred njim, pred njegovom mišlju i radom, postavljalo se pitanje restrukturiranja biosfere u interesu slobodoumnog čovječanstva kao jedinstvene cjeline. Ovo novo stanje biosfere, kojem se približavamo a da to ne primjećujemo, je noosfera.”

Priroda nosi tragove ljudske delatnosti u uslovima različitih društveno-ekonomskih formacija koje su se smenjivale. Oblici uticaja su različiti. Njegovi rezultati u poslednjih 100-150 (200) godina, posebno na teritoriji Evrope i Severne Amerike, prevazilaze one za celokupnu prethodnu istoriju čovečanstva. Rastom stanovništva i povećanjem njegovog blagostanja, pritisak na prirodu je postajao sve veći. Smatra se da je na početku naše ere na Zemlji bilo oko 200 miliona ljudi. Do milenijuma, ova brojka je porasla na 275 miliona; do sredine dvadesetog veka. Svjetska populacija se skoro udvostručila (500 miliona). Tokom 200 godina, cifra se povećala na 1,3 milijarde, a za pola veka dodato je još 300 miliona (1,6 milijardi 1900. godine). Godine 1950. na Zemlji je već bilo 2,5 milijardi ljudi, 1970. godine - 3,6 milijardi, do 2025. očekuje se 8,5 milijardi. Od tog broja 83% svjetske populacije će živjeti u zemljama u razvoju - u Aziji, Africi, Južna Amerika, gdje je i sada primjetan porast stanovništva. Neophodno je imati predstavu o mogućnostima za život stanovništva kako bi se izbjegle katastrofalne posljedice populacione eksplozije.

Brzi rast populacije planete čini akutnim pitanje granica biološke produktivnosti Zemljine biosfere. Kao rezultat aktivne ljudske aktivnosti u periodu naučnog i tehnološkog napretka, s ciljem podizanja materijalnog i duhovnog nivoa čitavog čovječanstva, rezerve neobnovljivih prirodnih resursa su u velikoj mjeri iscrpljene. Samoobnovljivi resursi su pretrpjeli globalni poremećaj na ogromnim područjima, neki od njih su izgubili sposobnost samoobnavljanja. Mnogi unutrašnji rezervoari su mrtvi ili su na granici između života i smrti. Svjetski okeani su zagađeni industrijskim otpadom, izlivanjem nafte, radioaktivnim supstancama, a poremećena je prirodna cirkulacija – globalna, a posebno lokalna – brojnih vitalnih biogenih elemenata. Često potrošači završe sa ekološki "prljavom" hranom i nekvalitetnom pijaćom vodom.

Zagađenje i narušavanje prirodnih staništa mnogih biljnih i životinjskih vrsta dovelo je do smanjenja broja populacija ili njihovog izumiranja, a samim tim i do gubitka genetskog fonda stvorenog milionima godina. Pod utjecajem mutagena koji zagađuju okoliš, nisu se pojavili samo novi oblici štetočina agrocenoza i prirodnih biocenoza, već i patogeni organizmi protiv kojih nisu razvijena zaštitna svojstva ni kod ljudi ni kod drugih stanovnika planete.

Nemilosrdna eksploatacija prirode, podređena zadovoljavanju trenutnih potreba, ne rješava goruće probleme ni današnjeg dana, stvarajući nepovoljne izglede za budućnost. Dio svjetske populacije je neuhranjen i gladuje (25% ukupnog roda se gubi godišnje zbog poljoprivrednih štetočina). Mnogi ljudi, među kojima prevladavaju djeca, svake godine umiru od bolesti uzrokovanih korištenjem nekvalitetne vode. Ljudsko zdravlje pati od povećanog zagađenja životne sredine, posebno u velikim industrijskim gradovima. Na mnoge ljude negativno utiče ne samo degradacija ekoloških sistema, već i siromaštvo, rastući disparitet između bogatih i siromašnih.

Kako bismo izbjegli negativne posljedice uzrokovane ljudskim ekonomskim djelovanjem i elementarnim nepogodama, potrebno je voditi računa o zakonitostima koje djeluju u prirodi oko nas i podržavati njenu samoobnavljanje. Zadatak zaštite prirode i njenog racionalnog korišćenja postao je ne samo državni, već i međunarodni, a njegovo rešavanje treba da se zasniva na poznavanju zakonitosti života i razvoja sveta oko nas.

Od stepena javne svijesti o kriznoj situaciji u biosferi i od brzine njenog reagovanja zavisi ne samo dobrobit ljudi, već i njihov život.

Doktrina o biosferi