زیست کره بخشی طبیعی از سازمان کیهانی است. سازماندهی و ثبات زیست کره

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

دانشگاه دولتی اقتصاد ولادیووستوک و

سرویس

موسسه انفورماتیک نوآوری و سیستم های تجاری

دپارتمان اکولوژی و مدیریت طبیعت

020801.65 "اکولوژی"

ولادی وستوک

انتشارات VSUES

برنامه کاری رشته دانشگاهی "تدریس در مورد بیوسفر" مطابق با الزامات استاندارد آموزشی دولتی آموزش عالی حرفه ای تدوین شده است.

گردآوری شده توسط: , دانشیار گروه اکولوژی

تصویب شده در جلسه اداره EPP در 01/01/2001، پروتکل شماره 6، ویرایش 2014

© انتشارات ولادی وستوک

دانشگاه دولتی

اقتصاد و خدمات، 2014

مقدمه

دکترین بیوسفر یک رشته علوم طبیعی است که با هدف توسعه یک جهان بینی زیست محور و توانایی ارزیابی فعالیت های حرفه ای در دانشجویان بوم شناسان از نقطه نظر استفاده منطقی از منابع طبیعی و حفاظت از محیط زیست است. محیط طبیعی زیست کره مواد خام، انرژی، مواد مختلف را در اختیار فرد قرار می دهد. دکترین بیوسفر به درک رابطه موجودات، جمعیت ها با زیستگاه ها، رابطه اکوسیستم های طبیعی و انسانی، شرایط برای وضعیت پایدار اکوسیستم ها، علل بحران اکولوژیکی، اصول زیست محیطی مدیریت زیست محیطی که تضمین کننده توسعه پایدار بشر با مطالعه رشته "دکترین بیوسفر"، دانشجویان اکولوژیست، زیست کره را به عنوان یک اکوسیستم جهانی، ترکیب، ساختار، ارتباطات داخلی آن که عملکرد و پایداری آن را تضمین می کند، در نظر می گیرند. آنها ارزیابی منابع اصلی آلودگی را ارائه می دهند، مشکلات زیست محیطی مناطق شهری را تجزیه و تحلیل می کنند. آنها راه هایی را برای محافظت از زیست کره در برابر تأثیرات تکنولوژیکی مطالعه می کنند، مشکلات و راه های حفظ تنوع زیستی را در نظر می گیرند. توجه ویژه ای به مشکلات تأثیر انسان بر فرآیندهای جهانی و آب و هوای زیست کره می شود. مطالعه فرآیندهای مختلف زیست کره اجازه می دهد تا آگاهی محیط زیست محور دانش آموزان را آموزش داده و یک کلیشه رفتاری "اکولوژیکی" در آنها شکل دهد. رشته "آموزش در مورد بیوسفر" با هدف مطالعه الگوهای اساسی عملکرد سیستم های طبیعی در سطوح مختلف زیست کره، عوامل تعیین کننده ثبات، بهره وری و انرژی آن است. نقش ماده زنده در چرخه های بیوژئوشیمیایی آشکار می شود، ارتباط منطقی بین مطالعات سنتی مشکلات تعامل بین طبیعت - جامعه - اقتصاد و مفهوم توسعه پایدار بشر، تلاش برای راه حل های سازنده برای مشکلات زیست محیطی نشان داده می شود. وضعیت اکوسیستم جهانی و راه های تثبیت و بهبود بیوسفر مدرن ارزیابی می شود. مطالعه این درس ارتباط تنگاتنگی با رشته هایی مانند «زیست شناسی»، «شیمی»، «جغرافیا»، «زمین شناسی»، «علوم خاک» دارد.

یکی از ویژگی های مطالعه رشته "دکترین بیوسفر" یک رویکرد یکپارچه به مشکلات زیست محیطی است که این امکان را برای دانشجویان بوم شناسان فراهم می کند تا دانش لازم را به دست آورند و رابطه فرآیندهای بیوژئوشیمیایی در بیوسفر را درک کنند. برای تسلط بر این رشته، دانش اولیه جغرافیا، زیست شناسی، شیمی، زمین شناسی، بوم شناسی و خاک شناسی ضروری است.

1. دستورالعمل های سازمانی و روشی

1.1. اهداف و مقاصد رشته

هدف از نظم و انضباطآشنایی دانش آموزان با مفاهیم اساسی، مسائل و روش های علم «آموزش زیست کره» است. این رشته برای دانش آموزان در تخصص 020801.65 - اکولوژی در نظر گرفته شده است. وظایف اصلی رشته- شکل گیری مهارت ها و توانایی ها در زمینه های فعالیت زیر:

· مطالعه مبانی "آموزش در مورد بیوسفر"، مرزها و تکامل آن.

· ویژگی های مهاجرت بیوژنیک، چرخه های بیوژئوشیمیایی مواد، چرخه مکانی و زمانی عناصر شیمیایی.

· آشنایی با سازمان فضایی سیاره ای زیست کره.

· توجه به جهت گیری ترمودینامیکی توسعه بیوسفر، تبدیل انرژی توسط ماده زنده.

· مطالعه مفهوم نوسفری به عنوان مبنای مدیریت علمی.

تشکیل حرفه ای شایستگی ها.

1.2. فهرست شایستگی های کسب شده در حین تحصیل در رشته

این رشته یک دیدگاه حرفه ای از جنبه های ژئوشیمیایی، بیوژئوشیمیایی و بیولوژیکی بیوسفر را تشکیل می دهد. مفهوم بیوسفر با هدف شکل‌دهی یک دیدگاه جامع از فرآیندها و پدیده‌های موجود در اکوسیستم جهانی، مکانیسم‌ها و الگوهای وجود پایدار سیستم‌های بیولوژیکی سطوح مختلف در یک محیط پیچیده و پویا است. دانش به دست آمده در فرآیند مطالعه رشته، جهان بینی اکولوژیکی، نوسفری دانش آموز را تشکیل می دهد و تفکر منطقی را در تمام سطوح سازماندهی ماده زنده (ارگانیسم، جمعیت، اکوسیستم، بیوسفر) توسعه می دهد.

1.3. انواع اصلی کلاس ها و ویژگی های رفتار آنها

مجموع رشته برای تخصص 020801.65 اکولوژی 200 ساعت است که 68 ساعت کار کلاسی (34 ساعت سخنرانی، 34 ساعت کلاس عملی) و 132 ساعت کار مستقل است. رشته «دکترین بیوسفر» در ترم 5 به مدت 4 ساعت در هفته که 2 ساعت آن سخنرانی و 2 ساعت آن کلاس عملی می باشد. دوره با امتحان به پایان می رسد. انواع اصلی مشاغل: - سخنرانی هایی که مطالب سیستماتیک اصلی را در مورد ساختار، سازمان، ویژگی ها و عملکردهای زیست کره ارائه می دهد. - کلاس های عملی به شکل گیری درک دانش آموزان محیط زیست از رابطه موجودات با محیط زیست، ساختار بیوسفر، تکامل آن، مشکلات زیست محیطی جهانی کمک می کند. سمینارها و کلاس های عملی توانایی پیش بینی نتایج فعالیت حرفه ای را با در نظر گرفتن پیامدهای مستقیم و غیرمستقیم برای بیوسفر ایجاد می کنند. - مشاوره شامل کمک در خودآموزی مطالب است. - کار مستقل شامل: کار با ادبیات آموزشی و علمی در آماده سازی برای سمینارهای عملی، آزمون ها و نوشتن مقالات ترم. در طول تحصیل در این رشته، دانشجویان محیط‌زیست به سخنرانی گوش می‌دهند، مهارت‌های عملی را در کلاس‌های عملی کسب می‌کنند، به‌طور مستقل با استفاده از ادبیات علمی، پایگاه‌های الکترونیکی کتابخانه‌ها و اینترنت برای آمادگی برای امتحان و دفاع از ترم‌ها مطالعه می‌کنند.

1.4. انواع کنترل و گزارش بر اساس رشته

تحصیل این رشته با امتحان در ترم 5 به پایان می رسد. دانش آموز باید در امتحان پایه دانش واقعی سازمان فضای سیاره ای زیست کره، توانایی برقراری روابط علت و معلولی و نتیجه گیری را نشان دهد. انواع کنترل زیر استفاده می شود: - گواهینامه فعلی، از جمله عملکرد دانش آموز از وظایف کنترل کتبی، پرسش شفاهی، گزارش در سمینارها، شرکت در سخنرانی ها، آزمون.

1.5 انواع کنترل و گزارش بر اساس رشته

کنترل پیشرفت دانش آموزان مطابق با سیستم رتبه بندی ارزیابی دانش انجام می شود.

کنترل پیشرفت فعلی شامل وظایفی است که به توسعه شایستگی های فعالیت حرفه ای که دانش آموز برای آن آماده می شود کمک می کند و شامل موارد زیر است:

بررسی سطح آمادگی مستقل لیسانس هنگام انجام یک کار فردی، در آماده سازی برای سخنرانی ها و کارهای عملی.

مشارکت لیسانس در بحث در مورد نکات اصلی موضوع مورد مطالعه؛

مایکروسافت آفیس (اکسل، ورد، پاور پوینت، آکروبات ریدر)، اینترنت اکسپلورر یا موارد مشابه.

ب) پشتیبانی فنی و آزمایشگاهی

سخنرانی ها و کلاس های عملی در کلاس های درس با استفاده از تجهیزات چند رسانه ای برگزار می شود

7. واژه نامه اصطلاحات اساسی

انسان زایی فرآیند شکل گیری تاریخی و تکاملی نوع فیزیکی یک فرد، توسعه اولیه فعالیت کاری، گفتار و جامعه او است.

بیوسفر- نوعی پوسته زمین که شامل کلیت موجودات زنده و آن قسمت از ماده سیاره است که در تبادل مداوم با این موجودات است.

زیست مرکزی- یک رویکرد علمی برای حفاظت از محیط زیست، که منافع حیات وحش (آنطور که برای انسان ظاهر می شود) را بالاتر از هر چیز دیگری قرار می دهد.

توسعه پایدارتوسعه هماهنگ (صحیح، یکنواخت، متوازن) فرآیندی از تغییر است که در آن بهره برداری از منابع طبیعی، جهت گیری سرمایه گذاری، جهت گیری توسعه علمی و فناوری، توسعه تغییرات فردی و نهادی با یکدیگر هماهنگ می شود و تقویت پتانسیل فعلی و آینده برای برآوردن نیازها و آرزوهای انسان.

فاجعه زیست محیطی -این یک رویداد ناگهانی است، یک فرآیند سریع در حال حرکت است که پیامدهای جدی برای اکوسیستم ها، تخریب آنها، قربانیان دارد. دلیل چنین تغییراتی می تواند هم تاثیر خارجی بر سیستم و هم تخلیه تنش های داخلی آن باشد که از مقاومت سازه فراتر رفته است.

بحران زیست محیطی- اختلال قابل توجه منطقه ای یا محلی شرایط محیطی، که منجر به نقض کامل یا جزئی سیستم های بوم شناختی محلی می شود.

موجودات زنده محیط را با اکسیژن غنی می کنند، میزان دی اکسید کربن، نمک های فلزات مختلف و تعدادی از ترکیبات دیگر را تنظیم می کنند - در یک کلام، آنها ترکیب اتمسفر، هیدروسفر و خاک لازم برای زندگی را حفظ می کنند. تا حد زیادی به دلیل موجودات زنده، بیوسفر دارای خاصیت خود تنظیمی است - توانایی حفظ شرایط روی سیاره ایجاد شده توسط خالق.

نقش بزرگ زیست محیطی موجودات زنده به دانشمندان این امکان را داد که این فرضیه را مطرح کنند که هوا و خاک اتمسفر توسط خود موجودات زنده در طی صدها میلیون سال تکامل ایجاد شده است. طبق کتاب مقدس، در روزی که اولین موجودات زنده خلق شدند، هم خاک و هم هوا روی زمین وجود داشتند.

آکادمیک ورنادسکی، بر اساس شباهت ساختار سنگ‌های زمین‌شناسی عمیق‌تر از کامبرین، با سنگ‌های بعدی، پیشنهاد کرد که حیات به شکل موجودات ساده «تقریباً از ابتدا» در این سیاره وجود داشته است. اشتباه این سازه های علمی بعدها برای زمین شناسان آشکار شد.

شایستگی بدون شک V.I. Vernadsky این اعتقاد راسخ است که زندگی فقط از موجودات زنده ظاهر می شود ، اما دانشمند با رد آموزه کتاب مقدس در مورد خلقت جهان ، معتقد بود که "زندگی ابدی است ، همانطور که کیهان ابدی است" و به این نتیجه رسید. زمین از سیارات دیگر ایده خارق العاده ورنادسکی تایید نشد. فرضیه منشا تکاملی موجودات سیاره از ساده ترین اشکال امروزه حتی بیشتر از زمان ورنادسکی بحث برانگیز است.

اساس انرژی برای وجود حیات در زمین خورشید است، بنابراین بیوسفر را می توان به عنوان پوسته ای از زمین پر از حیات تعریف کرد که ترکیب و ساختار آن از فعالیت مشترک موجودات زنده تشکیل شده و توسط هجوم مداوم انرژی خورشیدی

ورنادسکی به تفاوت اصلی بین بیوسفر و سایر پوسته های سیاره اشاره کرد - تجلی فعالیت های زمین شناسی موجودات زنده در آن. به گفته این دانشمند، "کل وجود پوسته زمین، حداقل از نظر وزن جرم ماده آن، از نظر ویژگی های اساسی، از نظر ژئوشیمیایی، مشروط به حیات است." ورنادسکی موجودات زنده را سیستمی برای تبدیل انرژی نور خورشید به انرژی فرآیندهای ژئوشیمیایی می دانست.

ترکیب بیوسفر بین ماده زنده و غیر زنده - موجودات زنده و ماده بی اثر - تمایز قائل می شود. بخش عمده ای از مواد زنده در منطقه تقاطع سه پوسته زمین شناسی سیاره متمرکز شده است: جو، هیدروسفر (اقیانوس ها، دریاها، رودخانه ها و غیره) و لیتوسفر (لایه سطحی سنگ ها). ماده بی‌جان زیست کره شامل بخشی از این پوسته‌ها است که با گردش ماده و انرژی با ماده زنده مرتبط است.

در جزء غیر زنده بیوسفر عبارتند از: ماده بیوژنیک که نتیجه فعالیت حیاتی موجودات است (نفت، زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، گاز طبیعی، سنگ آهک با منشاء بیوژن و غیره). ماده بیواینرت که به طور مشترک توسط ارگانیسم ها و فرآیندهای غیر بیولوژیکی (خاک، سیلت، آب طبیعی رودخانه ها، دریاچه ها و غیره) تشکیل شده است. ماده ای بی اثر که محصول فعالیت حیاتی موجودات نیست، اما در چرخه بیولوژیکی (آب، نیتروژن جو، نمک های فلزی و غیره) گنجانده شده است.

مرزهای بیوسفر را فقط می توان تقریباً تعیین کرد. اگرچه حقایق تشخیص باکتری ها و هاگ ها در ارتفاعات تا 85 کیلومتری شناخته شده است، غلظت مواد زنده در ارتفاعات بسیار ناچیز است به طوری که زیست کره در ارتفاع 20-25 کیلومتری توسط لایه اوزون محدود شده است. که موجودات زنده را از اثرات مخرب تشعشعات سخت محافظت می کند.

در هیدروسفر، زندگی در همه جا وجود دارد. در گودال ماریانا در عمق 11 کیلومتری، که فشار آن 1100 اتمسفر و دما 2.4 درجه سانتی گراد است، دانشمند فرانسوی جی پیکارد هولوتوریان ها، سایر بی مهرگان و حتی ماهی ها را از طریق پنجره مشاهده کرد. باکتری ها، دیاتوم ها و جلبک های سبز آبی، روزن داران و سخت پوستان در زیر ضخامت بیش از 400 متر از یخ های قطب جنوب زندگی می کنند. این باکتری در زیر لایه ای از سیلت دریایی در عمق 1 کیلومتری، در چاه های نفت تا عمق 1.7 کیلومتری، در آب های زیرزمینی در عمق 3.5 کیلومتری یافت می شود. اعماق 2-3 کیلومتری مرز زیرین بیوسفر در نظر گرفته می شود. بنابراین، ضخامت کل بیوسفر در نقاط مختلف سیاره از 12-15 تا 30-35 کیلومتر متغیر است.

جو عمدتاً از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. مقادیر کمی شامل آرگون (1٪)، دی اکسید کربن (0.03٪) و ازن است. وضعیت جو به فعالیت حیاتی موجودات زمینی و موجودات آبزی بستگی دارد. از اکسیژن عمدتاً برای تنفس و کانی سازی (اکسیداسیون) مواد آلی در حال مرگ استفاده می شود. دی اکسید کربن برای فتوسنتز ضروری است.

هیدروکره. آب یکی از ضروری ترین اجزای زیست کره است. حدود 90 درصد آب در اقیانوس جهانی است که 70 درصد سطح سیاره ما را اشغال کرده و 1.3 میلیارد کیلومتر مکعب آب دارد. رودخانه ها و دریاچه ها فقط 0.2 میلیون کیلومتر مکعب آب و موجودات زنده - حدود 0.001 میلیون کیلومتر مکعب دارند. غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن در آب برای حیات موجودات ضروری است. محتوای دی اکسید کربن در آب 660 برابر بیشتر از هوا است. در دریاها و اقیانوس ها، پنج نوع تراکم حیات متمایز می شود:

1. ساحلی فراساحلی. این منطقه سرشار از اکسیژن، مواد آلی و سایر مواد مغذی است که از خشکی (مثلاً با آب رودخانه) می آید. در اینجا، در عمق 100 متری، پلانکتون و بنتوس "شریک" پایین آن شکوفا می شوند و موجودات پلانکتون در حال مرگ را پردازش می کنند.

پلانکتون های اقیانوسی از دو جامعه تشکیل شده است:

الف) فیتوپلانکتون - جلبک ها (70٪ آنها دیاتوم های میکروسکوپی هستند) و باکتری ها.

ب) زئوپلانکتون - مصرف کنندگان اولیه فیتوپلانکتون ها ( نرم تنان، سخت پوستان، تک یاخته ها، تونیک ها، بی مهرگان مختلف).

زندگی پلانکتون‌های زئوپلانکتون‌ها در حرکت دائمی پیش می‌رود، یا تا عمق 1 کیلومتری بالا می‌رود یا پایین می‌آید و از خواران خود دوری می‌کند (از این رو نام آن: پلانکتون یونانی سرگردان است). زئوپلانکتون غذای اصلی نهنگ های بالین است. فیتوپلانکتون ها تنها 8 درصد از جرم زئوپلانکتون ها را تشکیل می دهند، اما با تکثیر سریع، 10 برابر بیشتر از بقیه حیات اقیانوس ها زیست توده تولید می کنند. فیتوپلانکتون ها 50 درصد اکسیژن را تأمین می کنند (50 درصد باقی مانده توسط جنگل ها تولید می شود).

موجودات اعماق دریا - خرچنگ ها، سرپایان و دوکفه ای ها، کرم ها، ستاره های دریایی و جوجه تیغی ها، هولوتوریان ها ("خیارهای دریایی" یا نام دیگر - ترپانگ ها)، روزن داران (ریزوم های دریایی)، جلبک ها و باکتری ها تقریباً بدون نور برای زندگی سازگار هستند. بنتوس با پردازش مواد آلی و تبدیل آن به مواد معدنی که با جریان های صعودی به لایه های بالایی منتقل می شود، پلانکتون ها را تغذیه می کند. هر چه بنتوس غنی تر باشد، پلانکتون غنی تر است و بالعکس. در خارج از قفسه، تعداد هر دو به شدت کاهش می یابد.

پلانکتون ها و بنتوس ها یک لایه ضخیم از سیلت های آهکی و سیلیسی در اقیانوس تشکیل می دهند که سنگ های رسوبی را تشکیل می دهند. رسوبات کربنات تنها در چند دهه می توانند به سنگ تبدیل شوند.

2. ضخامت های بالارونده در محل جریان های صعودی که محصولات بنتوس را به سطح می برند تشکیل می شود. بالا آمدن کالیفرنیا، سومالی، بنگال، قناری و به ویژه پرو شناخته شده است که حدود 20 درصد از شیلات جهان را تشکیل می دهد.

3. صخره - شناخته شده برای همه صخره های مرجانی، به وفور در جلبک ها و نرم تنان، خارپوستان، سبز آبی، مرجان ها و ماهی. صخره ها به طور غیرمعمول سریع رشد می کنند (تا 20-30 سانتی متر در سال) نه تنها به دلیل پولیپ های مرجانی، بلکه به دلیل فعالیت حیاتی نرم تنان و خارپوستان که کلسیم را متمرکز می کنند و همچنین جلبک های سبز و قرمز با اسکلت آهکی.

تولید کننده اصلی اکوسیستم های صخره ای جلبک های فوتوتروف میکروسکوپی هستند، بنابراین صخره ها در اعماق بیش از 50 متر قرار دارند، آنها به آب گرم شفاف با شوری خاص نیاز دارند. صخره ها یکی از مولدترین سیستم ها در بیوسفر هستند که سالانه تا 2 تن در هکتار زیست توده تولید می کنند.

4. ضخیم شدن سارگاس - زمینه هایی از جلبک های قهوه ای و بنفش شناور روی سطح با حباب های هوای زیاد. در دریای سارگاس و دریای سیاه توزیع شده است.

5. غلظت های نزدیک به پایین شکاف آبیسال در عمق تا 3 کیلومتری اطراف چشمه های آب گرم روی گسل های پوسته اقیانوسی (شکاف ها) تشکیل می شوند. در این مکان‌ها، سولفید هیدروژن، یون‌های آهن و منگنز، ترکیبات نیتروژن (آمونیاک، اکسیدها) از درون زمین حذف می‌شوند و باکتری‌های شیمیایی را تغذیه می‌کنند - تولیدکنندگانی که توسط ارگانیسم‌های پیچیده‌تر مصرف می‌شوند - نرم تنان، خرچنگ‌ها، خرچنگ‌ها، ماهی‌ها و کرم‌های بی‌پایان عظیم. شکاف حیوانات این موجودات به نور خورشید نیاز ندارند. در مناطق شکاف، موجودات حدود 500 برابر سریعتر رشد می کنند و به اندازه های چشمگیر می رسند. قطر دوکفه ای تا 30 سانتی متر رشد می کند، باکتری ها - تا 0.11 میلی متر! خوشه های شکاف گالاپاگوس و همچنین نزدیک جزیره ایستر شناخته شده است.

در دریا، انواع حیوانات غالب است، و در خشکی - گیاهان. تنها انژیوسپروم ها 50 درصد گونه ها را تشکیل می دهند و جلبک های دریایی تنها 5 درصد را تشکیل می دهند. کل زیست توده در خشکی توسط 92٪ گیاهان سبز و در اقیانوس ها 94٪ حیوانات و میکروارگانیسم ها هستند.

زیست توده سیاره به طور متوسط ​​هر 8 سال به روز می شود، گیاهان خشکی - در 14 سال، اقیانوس - در 33 روز (فیتوپلانکتون - روزانه). تمام آب در 3 هزار سال از موجودات زنده، اکسیژن در 2 تا 5 هزار سال و دی اکسید کربن اتمسفر تنها در 6 سال عبور می کند. چرخه کربن، نیتروژن و فسفر بسیار طولانی تر است. چرخه بیولوژیکی بسته نیست، حدود 10٪ از ماده به شکل رسوبات رسوبی و دفن در لیتوسفر خارج می شود.

جرم بیوسفر تنها 0.05 درصد جرم زمین و حجم آن حدود 0.4 درصد است. مجموع جرم ماده زنده 02/0-01/0 درصد ماده بی اثر بیوسفر است، اما نقش موجودات زنده در فرآیندهای ژئوشیمیایی بسیار چشمگیر است. تولید سالانه ماده زنده حدود 200 میلیارد تن وزن خشک ماده آلی است که در فرآیند فتوسنتز 70 میلیارد تن آب با 170 میلیارد تن دی اکسید کربن واکنش می دهد. هر ساله فعالیت حیاتی موجودات شامل 6 میلیارد تن نیتروژن، 2 میلیارد تن فسفر، آهن، گوگرد، منیزیم، کلسیم، پتاسیم و سایر عناصر در چرخه زیست زایی است. بشر با استفاده از تکنیک های متعدد، سالانه حدود 100 میلیارد تن مواد معدنی استخراج می کند.

فعالیت حیاتی موجودات کمک قابل توجهی به گردش سیاره ای مواد می کند، با انجام تنظیم آن، حیات به عنوان یک عامل زمین شناسی قدرتمند عمل می کند که زیست کره را تثبیت و تغییر می دهد.

ماده زنده (ارگانیسم های زنده). زیست توده

ماده زنده - کلیت و زیست توده موجودات زنده در بیوسفر.

مفهوم "ماده زنده" توسط V.I. وارد علم شد. ورنادسکی. با جرم کل، ترکیب شیمیایی، انرژی مشخص می شود.

موجودات زنده یک عامل قوی زمین شناسی هستند که چهره زمین را دگرگون می کنند. در و. ورنادسکی تاکید کرد که در سطح زمین هیچ نیرویی در نتایج نهایی آن قوی تر از موجودات زنده به عنوان یک کل نیست. هم اتمسفر (پوسته هوا) و هم هیدروسفر (پوسته آب) و هم لیتوسفر (پوسته جامد) وضعیت فعلی و خواص ذاتی خود را مدیون تأثیری هستند که موجودات زنده در طول میلیاردها سال از عمر خود به دلیل پیوسته بودن بر آنها داشته اند. جریان عناصر در متابولیسم بیوژنیک با تأثیر بر دنیای اطراف و تغییر آن، ماده زنده به عنوان عامل فعالی عمل می کند که وجود خود را تعیین می کند.

ایده نقش ژئوشیمیایی سیاره ای ماده زنده یکی از مفاد اصلی در V.I. ورنادسکی. یکی دیگر از موقعیت های مهم در نظریه او، ایده زیست کره به عنوان یک موجود سازمان یافته، محصول دگرگونی های پیچیده توسط ماده زنده از مواد، انرژی و قابلیت های اطلاعاتی محیط است.

بیوسفر از موقعیت های مدرن به عنوان بزرگترین اکوسیستم سیاره در نظر گرفته می شود که در چرخه جهانی مواد شرکت می کند. در زیر سیستم‌های بیوسفر، اکوسیستم‌های سطح پایین‌تری قرار دارند. Biogeocenosis یک واحد ساختاری از بخش فعال زیست کره مدرن است.

زیست کره محصول تکامل بلندمدت موجودات زنده و اکوسیستم هایی با پیچیدگی های مختلف است که در تعامل و تعادل پویا با یکدیگر و با محیط بی اثر هستند.

به مقدار ماده زنده موجودات در واحد سطح یا حجم که بر حسب واحد جرم بیان می شود، زیست توده می گویند. ارگانیسم هایی که زیست توده را تشکیل می دهند، توانایی تولید مثل - تکثیر و انتشار در سراسر سیاره را دارند.

یکی از ویژگی های هر موجود زنده و به طور کلی زیست توده، تبادل مداوم ماده و انرژی با محیط است.

در حال حاضر بیش از دو میلیون گونه جاندار روی زمین وجود دارد. از این تعداد، حدود 500 هزار گونه در سهم گیاهان و بیش از 1.5 میلیون گونه در سهم جانوران قرار دارند. پرتعدادترین گروه از نظر تعداد گونه ها حشرات هستند (حدود 1 میلیون گونه).

چرخه بیوژنیک

گردش بیوشیمیایی حرکت و تبدیل عناصر شیمیایی از طریق طبیعت بی اثر و آلی با مشارکت فعال ماده زنده است. عناصر شیمیایی در مسیرهای مختلف چرخه بیولوژیکی در بیوسفر گردش می کنند: آنها توسط ماده زنده جذب شده و با انرژی شارژ می شوند، سپس ماده زنده را ترک می کنند و انرژی انباشته شده را به محیط خارجی می دهند. چنین چرخه هایی را ورنادسکی بیوشیمیایی نامید. آنها را می توان به دو نوع اصلی تقسیم کرد:

1) گردش مواد گازی با صندوق ذخیره در جو و هیدروسفر.

2) چرخه رسوبی با صندوق ذخیره در پوسته زمین.

ماده زنده نقش فعالی در تمام چرخه های بیوشیمیایی دارد. چرخه های اصلی شامل چرخه کربن، اکسیژن، نیتروژن، فسفر است.

توابع زیست کره

به لطف چرخه زیستی، بیوسفر عملکردهای خاصی را انجام می دهد.

1. عملکرد گاز - توسط گیاهان سبز در فرآیند فتوسنتز و توسط همه حیوانات و گیاهان، میکروارگانیسم ها در نتیجه چرخه بیولوژیکی مواد انجام می شود. بیشتر گازها توسط زندگی تولید می شوند. گازهای قابل احتراق زیرزمینی محصولات تجزیه مواد آلی با منشاء گیاهی هستند که در سنگ های رسوبی مدفون شده اند.

2. تابع تمرکز - مرتبط با تجمع عناصر شیمیایی مختلف در ماده زنده.

3. عملکرد ردوکس (اکسیداسیون مواد در فرآیند زندگی). اکسیدها و نمک ها در خاک تشکیل می شوند. باکتری ها سنگ آهک، سنگ معدن و غیره ایجاد می کنند.

4. عملکرد بیوشیمیایی - متابولیسم در موجودات زنده (تغذیه، تنفس، دفع) و تخریب، تجزیه موجودات مرده انجام می شود.

5. فعالیت بیوشیمیایی نوع بشر. این مقدار فزاینده ای از ماده پوسته زمین را برای نیازهای صنعت، حمل و نقل و کشاورزی پوشش می دهد.

سازماندهی و پایداری زیست کره

بیوسفر یک سیستم سازمان یافته پیچیده است که به عنوان یک موجودیت واحد قادر به تنظیم خود عمل می کند. واحد ساختاری آن بیوژئوسنوز است - یکی از پیچیده ترین سیستم های طبیعی، که مجموعه ای از موجودات زنده و محیط بی اثر است که در تعامل دائمی با یکدیگر هستند و توسط متابولیسم و ​​انرژی به هم مرتبط هستند. پایداری بیوسفر با پایداری بیوژئوسنوز - محصول یک توسعه طولانی طبیعی-تاریخی دنیای ارگانیک تعیین می شود.

یکی از ویژگی های مهم بیوژئوسنوز توانایی آن در خود تنظیمی است که خود را در تعادل دینامیکی پایدار آن نشان می دهد. مورد دوم با هماهنگی و پیچیدگی آن تعاملات حاصل می شود که بین اجزای آن - بخش های زنده و غیر زنده - ایجاد می شود. مصرف مواد آلی ایجاد شده به موازات تولید آن صورت می گیرد و در مقیاس نباید از دومی تجاوز کند. هر چه کیفیت های فیزیکی و شیمیایی محیط، شرایط زندگی در بیوتوپ متنوع تر باشد، ترکیب گونه ای سنوز متنوع تر باشد، پایداری آن بیشتر است. انحراف شرایط هستی از بهینه منجر به فقیر شدن گونه های آن می شود. وضعیت پایدار سنوز نیز توسط خروجی تولید ناخالص تعیین می شود که جریان انرژی را از طریق سطوح تغذیه ای و حفظ تمام اجزای زنده مرتبط با یکدیگر در زنجیره غذایی و مشارکت در گردش عمومی مواد را تضمین می کند. یک رابطه متعادل بین ارگانیسم‌های سطوح تغذیه‌ای مختلف یکی از شرایط پایداری بیوژئوسنوز است.

در شرایط ناهماهنگی محیط فیزیکی و شیمیایی، قابلیت اطمینان زیست ژئوسنوز با توزیع مجدد کلی ماده زنده بین گونه های سازنده آن تضمین می شود که می توانند جایگزین یکدیگر (یا تکرار شوند) در همان سطح هرم اکولوژیکی شوند. تحت شرایط خاص، برخی از گونه ها احساس راحتی بیشتری می کنند (در نتیجه تعداد جمعیت آنها افزایش می یابد) و بدتر - برخی دیگر که به آنها نزدیک هستند، اما موقعیت فرعی را در بیوژئوسنوز اشغال می کنند. تغییر شرایط می تواند بر روی اولی تأثیر منفی بگذارد و برعکس به رونق دومی کمک کند. بسته به قدرت و مدت زمان عمل یک عامل طبیعی جدید، تغییرات کم و بیش قابل توجهی در سازماندهی آن در داخل بیوژئوسنوز رخ می دهد. یکی از مکانیسم هایی که ایمنی بیوسنوزها را تضمین می کند در توانایی تشکیل یک ساختار متفاوت تحت فشار عوامل خارجی با تقویت "عناصر تکراری" آشکار می شود.

بیوژئوسنوزهای جداگانه از یکدیگر جدا نیستند. آنها به یکدیگر وابسته هستند و در تعامل دائمی هستند. گواه واضح این امر می تواند نمونه هایی از گردش جهانی عناصر بیوژن باشد که در آن نه تنها زیرسیستم های فردی، بلکه کل زیست کره و سایر ژئوسفرهای زمین در آن شرکت می کنند. تعادل چرخه عناصر و مواد روی سیاره، به ویژه چرخه عناصر بیوژنیک، که بدون آنها زندگی غیرممکن است، با ثبات کل جرم ماده زنده تضمین می شود. تعداد زیادی از عناصر از موجودات زنده عبور می کنند. فوتواتوتروف ها سرعت تثبیت انرژی خورشیدی و ارائه آن به سایر ساکنان سیاره را تعیین می کنند. گیاهان سبز اکسیژن مولکولی لازم برای وجود تقریباً همه موجودات زنده روی زمین را تأمین می کنند. تنها استثنا اشکال بی هوازی است. برای اطمینان از پایداری گردش، علاوه بر پایداری توده مواد زنده، ثبات بین تولید کنندگان، مصرف کنندگان و تجزیه کننده ها ضروری است. همه آنها با هم شرایط را برای وجود زیست کره به عنوان یک موجود یکپارچه و هماهنگ ایجاد و تثبیت می کنند.

تکثیر اکولوژیکی در سطح گونه‌ها در بیوژئوسنوز در طبیعت با تکثیر اکولوژیکی در سطح سنوز تکمیل می‌شود، که خود را در جایگزینی یک بیوسنوز با دیگری تحت شرایط متغیر در بیوسفر یکپارچه نشان می‌دهد.

مقدار کل ماده زنده در بیوسفر در یک زمان زمین شناسی به اندازه کافی طولانی تغییر می کند (قانون ثبات مقدار ماده زنده V.I. Vernadsky). پایداری کمی آن با ثبات تعداد گونه ها حفظ می شود که تنوع کلی گونه ها را در بیوسفر تعیین می کند.

بنابراین، بیوژئوسنوزها محیطی هستند که در آن فرآیندهای حیاتی مختلف در سیاره ما اتفاق می‌افتد، چرخه‌های ماده و انرژی ناشی از فعالیت حیاتی موجودات و در مجموع، یک چرخه بیوسفری بزرگ را تشکیل می‌دهند.

Biogeocenosis یک سیستم نسبتاً پایدار و باز است که دارای "ورودی" و "خروجی" انرژی ماده است که بیوسنوزهای مجاور را به هم متصل می کند.

نووسفر

نووسفر (به یونانی noos - ذهن + کره) بالاترین مرحله توسعه زیست کره، حوزه نفوذ ذهن انسان، تعامل طبیعت و جامعه است. با ظاهر شدن بر روی زمین، انسان به تدریج به یک نیروی زمین شناسی قدرتمند تبدیل شد که بر جهان اطراف خود تأثیر می گذارد.

مفهوم نوسفر به عنوان یک پوسته ایده آل زمین در آغاز قرن بیستم به علم معرفی شد. P. Teilhard de Chardin و E. Leroy، دانشمندان و فیلسوفان فرانسوی. P. Teilhard de Chardin انسان را قله تکامل و تبدیل کننده ماده از طریق گنجاندن تکامل در خلاقیت می دانست. این دانشمند بدون کم اهمیت جلوه دادن نقش پیشرفت تکنولوژیکی و توسعه اقتصادی، اهمیت اصلی در ساخت و سازهای تکاملی را به تیم و عامل معنوی می دهد.

در و. ورنادسکی، با صحبت از نووسفر (1944)، بر نیاز به سازماندهی معقول تعامل بین جامعه و طبیعت، با تامین منافع هر فرد، کل بشریت و جهان پیرامونش تاکید کرد. این دانشمند نوشت: "بشریت، به عنوان یک کل، به یک نیروی زمین شناسی قدرتمند تبدیل می شود. و قبل از او، قبل از اندیشه و کار او، مسئله بازسازی زیست کره در جهت منافع بشریت آزاداندیش به عنوان یک کل واحد مطرح شد. این وضعیت جدید بیوسفر، که بدون توجه به آن به آن نزدیک می شویم، نووسفر است.

طبیعت در شرایط شکل‌گیری‌های مختلف اجتماعی-اقتصادی که جانشین یکدیگر شده‌اند، ردپای فعالیت‌های انسانی را به همراه دارد. اشکال نفوذ متنوع است. نتایج آن در 100-150 (200) سال گذشته، به ویژه در قلمروهای اروپا و آمریکای شمالی، از کل تاریخ قبلی بشر پیشی گرفته است. با افزایش جمعیت و افزایش رفاه آن، فشار بر طبیعت بیشتر و بیشتر شد. اعتقاد بر این است که در آغاز عصر ما حدود 200 میلیون نفر روی زمین زندگی می کردند. در هزاره، این رقم به 275 میلیون افزایش یافته بود. تا اواسط قرن بیستم. جمعیت جهان تقریبا دو برابر شده است (500 میلیون). طی 200 سال، این رقم به 1.3 میلیارد افزایش یافت و 300 میلیون دیگر در نیم قرن اضافه شد (1.6 میلیارد در سال 1900). در سال 1950، در حال حاضر 2.5 میلیارد نفر بر روی زمین وجود داشت، در سال 1970 - 3.6 میلیارد نفر، تا سال 2025 انتظار می رود این رقم به 8.5 میلیارد نفر برسد. از این تعداد، 83٪ از جمعیت جهان در کشورهای در حال توسعه زندگی خواهند کرد - در آسیا، آفریقا، آمریکای جنوبی، جایی که حتی در حال حاضر رشد جمعیت قابل توجه است. برای جلوگیری از پیامدهای فاجعه بار انفجار جمعیت، باید در مورد امکانات معیشتی مردم فکر کرد.

رشد سریع جمعیت سیاره، این سوال را در مورد محدودیت های بهره وری بیولوژیکی زیست کره زمین حاد می کند. در نتیجه فعالیت فعال انسانی در طول دوره پیشرفت علمی و فناوری با هدف ارتقای سطح مادی و معنوی همه بشریت، ذخایر منابع طبیعی تجدیدناپذیر تا حد زیادی تخلیه شده است. منابع خود تجدید شونده در مناطق وسیعی دستخوش آشفتگی جهانی شده اند، برخی از آنها توانایی خود را از دست داده اند. بسیاری از مخازن داخلی مرده اند یا در آستانه مرگ و زندگی هستند. اقیانوس‌های جهان با زباله‌های صنعتی، نشت نفت، مواد رادیواکتیو آلوده شده‌اند و گردش طبیعی - جهانی و به‌ویژه محلی - تعدادی از عناصر زیست‌زای حیاتی مختل شده است. اغلب، مصرف کنندگان با مواد غذایی "کثیف" محیطی و آب آشامیدنی بی کیفیت مواجه می شوند.

آلودگی و اختلال در زیستگاه های طبیعی بسیاری از گونه های گیاهی و جانوری منجر به کاهش تعداد جمعیت یا انقراض آنها و در نتیجه از بین رفتن مخزن ژنی ایجاد شده در طی میلیون ها سال شده است. تحت تأثیر عوامل جهش زا که محیط را آلوده می کنند، نه تنها اشکال جدیدی از آفات آگروسنوزها و بیوسنوزهای طبیعی ظاهر شده اند، بلکه موجودات بیماری زا نیز ظاهر شده اند که خواص محافظتی در برابر آنها در انسان یا سایر ساکنان سیاره ایجاد نشده است.

بهره کشی بی رحمانه از طبیعت، که تابع ارضای نیازهای لحظه ای است، حتی مشکلات مبرم امروز را حل نمی کند و چشم اندازهای نامطلوبی برای آینده ایجاد می کند. بخشی از جمعیت جهان دچار سوءتغذیه و گرسنگی هستند (سالانه 25 درصد از کل محصول به دلیل آفات کشاورزی از بین می رود). بسیاری از مردم که در میان آنها کودکان غالب هستند، هر ساله بر اثر بیماری های ناشی از استفاده از آب بی کیفیت جان خود را از دست می دهند. سلامت انسان از افزایش آلودگی محیط زیست به ویژه در شهرهای بزرگ صنعتی رنج می برد. بسیاری از مردم نه تنها تحت تأثیر تخریب سیستم‌های زیست‌محیطی، بلکه از فقر، نابرابری فزاینده بین فقیر و غنی نیز تأثیر منفی می‌گذارند.

برای جلوگیری از پیامدهای منفی ناشی از فعالیت های اقتصادی انسان و بلایای طبیعی، لازم است قوانینی را که در طبیعت اطراف ما عمل می کنند و از خود نوسازی آن حمایت می کنند، در نظر بگیریم. وظیفه حفاظت از طبیعت و استفاده منطقی از آن نه تنها دولتی، بلکه بین المللی نیز شده است و راه حل آن باید مبتنی بر آگاهی از قوانین زندگی و توسعه جهان پیرامون باشد.

نه تنها رفاه مردم، بلکه زندگی آنها نیز به میزان آگاهی عمومی از وضعیت بحران در زیست کره و سرعت واکنش آن بستگی دارد.

دکترین بیوسفر