La biosfera è una parte naturale dell'organizzazione cosmica. Organizzazione e stabilità della biosfera

MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DELLE SCIENZE DELLA FEDERAZIONE RUSSA

VLADIVOSTOK UNIVERSITÀ STATALE DI ECONOMIA E

SERVIZIO

ISTITUTO DI INFORMATICA DELL'INNOVAZIONE E DEI SISTEMI DI IMPRESA

DIPARTIMENTO DI ECOLOGIA E GESTIONE DELLA NATURA

020801.65 "Ecologia"

Vladivostok

casa editrice VSUES

Il programma di lavoro della disciplina accademica "Insegnare sulla biosfera" è compilato in conformità con i requisiti dello standard educativo statale dell'istruzione professionale superiore.

Compilato da: , Professore Associato del Dipartimento di Ecologia

Approvato in una riunione del dipartimento PPE il 01/01/2001, protocollo n. 6, edizione 2014

© Casa editrice Vladivostok

Università Statale

economia e servizi, 2014

INTRODUZIONE

La dottrina della biosfera è una disciplina delle scienze naturali volta a sviluppare una visione del mondo biocentrica e la capacità di valutare le attività professionali negli studenti di ecologisti dal punto di vista dell'uso razionale delle risorse naturali e della protezione dell'ambiente. L'ambiente naturale della biosfera fornisce a una persona materie prime, energia e vari materiali. La dottrina della biosfera aiuta a comprendere il rapporto degli organismi, delle popolazioni con gli habitat, il rapporto degli ecosistemi naturali e antropici, le condizioni per lo stato sostenibile degli ecosistemi, le cause della crisi ecologica, i principi ambientali di gestione ambientale che assicurano il sviluppo sostenibile dell'umanità. Studiando la disciplina "La dottrina della biosfera", gli studenti di ecologisti considerano la biosfera come un ecosistema globale, la sua composizione, struttura, connessioni interne che ne garantiscono il funzionamento e la sostenibilità. Forniscono una valutazione delle principali fonti di inquinamento, analizzano i problemi ambientali delle aree urbane. Studiano modi per proteggere la biosfera dall'impatto tecnogenico, considerano problemi e modi per preservare la biodiversità. Particolare attenzione è rivolta ai problemi dell'influenza umana sui processi globali e sul clima della biosfera. Lo studio dei vari processi della biosfera consente di educare la coscienza orientata all'ambiente degli studenti e di formare in essi uno stereotipo "ecologico" di comportamento. La disciplina "Insegnare sulla Biosfera" ha lo scopo di studiare i modelli di base di funzionamento dei sistemi naturali ai vari livelli della biosfera, i fattori che ne determinano la stabilità, la produttività e l'energia. Viene rivelato il ruolo della materia vivente nei cicli biogeochimici, viene mostrata una connessione logica tra gli studi tradizionali sui problemi di interazione tra natura - società - economia e il concetto di sviluppo sostenibile dell'uomo, cercando soluzioni costruttive ai problemi ambientali. Vengono valutati lo stato dell'ecosistema globale e le modalità per stabilizzare e migliorare la moderna biosfera. Lo studio di questo corso è strettamente correlato a discipline quali "Biologia", "Chimica", "Geografia", "Geologia", "Scienza del suolo".

Una caratteristica dello studio della disciplina "Insegnare sulla biosfera" è un approccio integrato ai problemi ambientali, che consente agli studenti ambientali di acquisire l'erudizione necessaria, per comprendere la relazione dei processi biogeochimici nella biosfera. Per padroneggiare la disciplina, sono necessarie conoscenze di base di geografia, biologia, chimica, geologia, ecologia e scienze del suolo.

1. ISTRUZIONI ORGANIZZATIVE E METODOLOGICHE

1.1. Scopi e obiettivi della disciplina

Lo scopo della disciplinaè quello di familiarizzare gli studenti con i concetti di base, i problemi ei metodi della scienza "Insegnare sulla biosfera". La disciplina è destinata agli studenti della specialità 020801.65 - Ecologia. I compiti principali della disciplina– formazione di competenze e abilità nelle seguenti aree di attività:

· studio dei fondamenti dell'“Insegnamento sulla biosfera”, dei suoi confini e della sua evoluzione;

· caratteristiche della migrazione biogenica, cicli biogeochimici delle sostanze, ciclicità spaziale e temporale degli elementi chimici;

· familiarizzazione con l'organizzazione planetario-spaziale della biosfera;

· considerazione dell'orientamento termodinamico dello sviluppo della biosfera, della trasformazione dell'energia da parte della materia vivente;

· studio del concetto noosferico come base della gestione scientifica;

formazione di professionisti competenze.

1.2. L'elenco delle competenze acquisite durante lo studio della disciplina

La disciplina forma una visione professionale degli aspetti geochimici, biogeochimici e biologici della biosfera. Il concetto di biosfera mira a formare una visione olistica dei processi e dei fenomeni nell'ecosistema globale, dei meccanismi e dei modelli di esistenza sostenibile di sistemi biologici di diversi livelli in un ambiente complesso e dinamico. Le conoscenze acquisite nel processo di studio della disciplina formano la visione del mondo ecologica e noosferica dello studente e sviluppa il pensiero logico a tutti i livelli dell'organizzazione della materia vivente (organismo, popolazione, ecosistema, biosfera).

1.3. I principali tipi di classi e le caratteristiche della loro condotta

L'importo totale della disciplina per la specialità 020801.65 Ecologia è di 200 ore, di cui 68 ore di lavoro in aula (34 ore di lezione, 34 ore di esercitazione) e 132 ore di lavoro autonomo. La disciplina "La Dottrina della Biosfera" è studiata nel 5° semestre, 4 ore settimanali, di cui 2 ore di lezione, 2 ore di esercitazione. Il corso si conclude con un esame. Principali tipi di occupazione: - lezioni frontali, che forniscono i principali materiali sistematizzati sulla struttura, l'organizzazione, le proprietà e le funzioni della biosfera; - le lezioni pratiche contribuiscono alla formazione della comprensione da parte degli studenti ambientali del rapporto degli organismi con l'ambiente, della struttura della biosfera, della sua evoluzione, dei problemi ambientali globali. Seminari e lezioni pratiche sviluppano la capacità di prevedere i risultati dell'attività professionale, tenendo conto delle conseguenze dirette e indirette per la biosfera; - le consultazioni comprendono l'assistenza all'autoapprendimento del materiale; - il lavoro indipendente comprende: lavoro con la letteratura educativa e scientifica in preparazione per seminari pratici, prove e scrittura di tesine. Nel corso degli studi di questa disciplina, gli studenti di ambientalisti ascoltano lezioni, acquisiscono abilità pratiche in classi pratiche, studiano in modo indipendente utilizzando la letteratura scientifica, le banche dati elettroniche delle biblioteche e Internet in preparazione all'esame e nella difesa delle tesine.

1.4. Tipi di controllo e reporting per disciplina

Lo studio della disciplina si conclude con un esame nel 5° semestre. Lo studente deve mostrare nell'esame le effettive basi di conoscenza dell'organizzazione spazio-planetario della biosfera, la capacità di stabilire relazioni di causa ed effetto e formulare conclusioni. Vengono utilizzate le seguenti tipologie di controllo: - certificazione in corso, comprensiva dello svolgimento da parte dello studente di compiti di controllo scritti, interrogazioni orali, relazioni a seminari, frequenza alle lezioni, prove.

1.5 Tipologie di controllo e reporting per disciplina

Il controllo dei progressi degli studenti viene effettuato secondo il sistema di valutazione della valutazione delle conoscenze.

L'attuale controllo di avanzamento contiene compiti che contribuiscono allo sviluppo delle competenze dell'attività professionale per la quale lo studente si sta preparando e comprende:

Verifica del livello di preparazione indipendente della laurea durante l'esecuzione di un compito individuale, in preparazione per le lezioni e il lavoro pratico;

Partecipazione della laurea a discussioni sui punti principali dell'argomento oggetto di studio;

Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, Acrobat Reader), Internet Explorer o simili.

b) supporto tecnico e di laboratorio

Le lezioni frontali e le esercitazioni si svolgono in aule con attrezzature multimediali

7. GLOSSARIO DEI TERMINI BASE

L'antropogenesi è il processo di formazione storica ed evolutiva del tipo fisico di una persona, lo sviluppo iniziale della sua attività lavorativa, della sua parola e della sua società.

Biosfera- una specie di guscio della Terra, contenente la totalità degli organismi viventi e quella parte della sostanza del pianeta che è in continuo scambio con questi organismi

biocentrismo- un approccio scientifico alla tutela dell'ambiente, che metta gli interessi della fauna (come appaiono all'uomo) al primo posto.

Sviluppo sostenibile- lo sviluppo armonioso (corretto, uniforme, equilibrato) è un processo di cambiamento in cui lo sfruttamento delle risorse naturali, la direzione degli investimenti, l'orientamento dello sviluppo scientifico e tecnologico, lo sviluppo dell'individuo e i cambiamenti istituzionali sono coordinati tra loro e rafforzare il potenziale attuale e futuro per soddisfare i bisogni e le aspirazioni umane.

catastrofe ecologica - questo è un evento improvviso, un processo in rapido movimento che comporta gravi conseguenze per gli ecosistemi, la loro distruzione, le vittime. La ragione di tali cambiamenti può essere sia un impatto esterno sul sistema che lo scarico delle sue sollecitazioni interne che hanno superato la resistenza della struttura.

Crisi ecologica- un significativo disturbo regionale o locale delle condizioni ambientali, che porta a una violazione totale o parziale dei sistemi ecologici locali.

Gli organismi viventi arricchiscono l'ambiente di ossigeno, regolano la quantità di anidride carbonica, sali di vari metalli e una serie di altri composti: in una parola, mantengono la composizione dell'atmosfera, dell'idrosfera e del suolo necessari per la vita. In gran parte a causa degli organismi viventi, la biosfera ha la proprietà di autoregolazione: la capacità di mantenere le condizioni sul pianeta create dal Creatore.

L'enorme ruolo ambientale degli organismi viventi ha permesso agli scienziati di avanzare un'ipotesi che l'aria e il suolo atmosferici siano stati creati dagli stessi organismi viventi nel corso di centinaia di milioni di anni di evoluzione. Secondo la Scrittura, sia il suolo che l'aria erano già presenti sulla Terra il giorno in cui furono creati i primi esseri viventi.

L'accademico Vernadsky, basandosi sulla somiglianza della struttura delle rocce geologiche più profonde del Cambriano, con quelle successive, suggerì che la vita sotto forma di organismi semplici fosse presente sul pianeta "quasi dall'inizio". L'errore di queste costruzioni scientifiche divenne in seguito evidente ai geologi.

L'indubbio merito di V. I. Vernadsky è la ferma convinzione che la vita appare solo dagli organismi viventi, ma lo scienziato, rifiutando la dottrina biblica della creazione del mondo, credeva che "la vita è eterna, come il cosmo è eterno", e arrivò a Terra da altri pianeti. La fantastica idea di Vernadsky non è stata confermata. L'ipotesi dell'origine evolutiva degli organismi del pianeta dalle forme più semplici è ancora più controversa oggi che ai tempi di Vernadsky.

La base energetica per l'esistenza della vita sulla Terra è il Sole, quindi la biosfera può essere definita come un guscio della Terra permeato di vita, la cui composizione e struttura è formata dall'attività congiunta degli organismi viventi ed è determinata dal afflusso costante di energia solare.

Vernadsky ha sottolineato la principale differenza tra la biosfera e altri gusci del pianeta: la manifestazione in essa dell'attività geologica degli esseri viventi. Secondo lo scienziato, "l'intera esistenza della crosta terrestre, almeno in termini di peso della massa della sua sostanza, nelle sue caratteristiche essenziali, dal punto di vista geochimico, è condizionata dalla vita". Vernadsky considerava gli organismi viventi come un sistema per convertire l'energia della luce solare nell'energia dei processi geochimici.

La composizione della biosfera distingue tra materia vivente e non vivente: organismi viventi e materia inerte. La maggior parte della materia vivente è concentrata nella zona di intersezione dei tre gusci geologici del pianeta: l'atmosfera, l'idrosfera (oceani, mari, fiumi, ecc.) e la litosfera (lo strato superficiale delle rocce). La materia non vivente della biosfera comprende una componente di questi gusci, collegata alla materia vivente dalla circolazione della materia e dell'energia.

Nella componente non vivente della biosfera sono presenti: sostanza biogena, che è il risultato dell'attività vitale degli organismi (petrolio, carbone, torba, gas naturale, calcari di origine biogenica, ecc.); sostanza bioinerte, formata congiuntamente da organismi e processi non biologici (terreni, limi, acque naturali di fiumi, laghi, ecc.); una sostanza inerte che non è un prodotto dell'attività vitale degli organismi, ma è inclusa nel ciclo biologico (acqua, azoto atmosferico, sali metallici, ecc.).

I confini della biosfera possono essere determinati solo approssimativamente. Sebbene siano noti i fatti di rilevamento di batteri e spore ad altitudini fino a 85 km, la concentrazione di materia vivente ad alta quota è così trascurabile che la biosfera è considerata limitata ad un'altitudine di 20-25 km dallo strato di ozono, che protegge gli esseri viventi dagli effetti distruttivi delle radiazioni forti.

Nell'idrosfera, la vita è onnipresente. Nella Fossa delle Marianne a una profondità di 11 km, dove la pressione è di 1100 atm e la temperatura è di 2,4°C, lo scienziato francese J. Picard ha osservato attraverso la finestra oloturisti, altri invertebrati e persino pesci. Batteri, diatomee e alghe blu-verdi, foraminiferi e crostacei vivono sotto uno spessore di oltre 400 m di ghiaccio antartico. Il batterio si trova sotto uno strato di limo marino a una profondità di 1 km, in pozzi petroliferi a una profondità fino a 1,7 km, in acque sotterranee a una profondità di 3,5 km. Profondità di 2-3 km sono considerate il limite inferiore della biosfera. Lo spessore totale della biosfera, quindi, in diverse parti del pianeta varia da 12-15 a 30-35 km.

L'atmosfera è composta principalmente da azoto e ossigeno. Piccole quantità includono argon (1%), anidride carbonica (0,03%) e ozono. Lo stato dell'atmosfera dipende dall'attività vitale sia degli organismi terrestri che delle creature acquatiche. L'ossigeno viene utilizzato principalmente per la respirazione e la mineralizzazione (ossidazione) della materia organica morente. L'anidride carbonica è essenziale per la fotosintesi.

Idrosfera. L'acqua è uno dei componenti più essenziali della biosfera. Circa il 90% dell'acqua si trova nell'oceano mondiale, che occupa il 70% della superficie del nostro pianeta e contiene 1,3 miliardi di km3 di acqua. Fiumi e laghi includono solo 0,2 milioni di km3 di acqua e organismi viventi - circa 0,001 milioni di km3. La concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nell'acqua è essenziale per la vita degli organismi. Il contenuto di anidride carbonica nell'acqua è 660 volte maggiore che nell'aria. Nei mari e negli oceani si distinguono cinque tipi di condensazioni di vita:

1. Costiera offshore. Questa zona è ricca di ossigeno, sostanze organiche e altri nutrienti provenienti dalla terra (ad esempio con l'acqua del fiume). Qui, a una profondità fino a 100 m, il plancton e il suo "partner" di fondo benthos prosperano, elaborando organismi di plancton morente.

Il plancton oceanico è composto da due comunità:

a) fitoplancton - alghe (il 70% di esse sono diatomee microscopiche) e batteri;

b) zooplancton - i consumatori primari di fitoplancton (molluschi, crostacei, protozoi, tunicati, vari invertebrati).

La vita dello zooplancton procede in continuo movimento, sale o scende fino a 1 km di profondità, evitando i suoi mangiatori (da cui il nome: plancton greco errante). Lo zooplancton è l'alimento principale dei fanoni. Il fitoplancton costituisce solo l'8% della massa dello zooplancton, ma, moltiplicandosi rapidamente, produce 10 volte più biomassa rispetto al resto della vita oceanica. Il fitoplancton fornisce il 50% di ossigeno (il restante 50% è prodotto dalle foreste).

Organismi bentonici - granchi, cefalopodi e bivalvi, vermi, stelle marine e ricci, holoturia ("cetrioli di mare" o un altro nome - trepang), foraminiferi (rizomi di mare), alghe e batteri si sono adattati alla vita quasi senza luce. Trasformando la materia organica e trasformandola in minerali, che vengono consegnati agli strati superiori da flussi ascendenti, il benthos alimenta il plancton. Più ricco è il benthos, più ricco è il plancton e viceversa. Fuori dallo scaffale, il numero di entrambi diminuisce drasticamente.

Plancton e benthos formano uno spesso strato di limo calcareo e siliceo nell'oceano, che formano rocce sedimentarie. I sedimenti carbonatici possono trasformarsi in pietra in pochi decenni.

2. Gli ispessimenti di risalita si formano nei siti di flussi ascendenti che portano in superficie i prodotti del benthos. Sono note le risalite californiane, somale, del Bengala, delle Canarie e soprattutto peruviane, che danno circa il 20% della pesca mondiale.

3. Barriera corallina - nota a tutte le barriere coralline, ricca di alghe e molluschi, echinodermi, blu-verdi, coralli e pesci. Le barriere coralline crescono insolitamente velocemente (fino a 20-30 cm all'anno) non solo per i polipi dei coralli, ma anche per l'attività vitale di molluschi ed echinodermi, che concentrano il calcio, nonché alghe verdi e rosse con uno scheletro calcareo.

Il principale produttore degli ecosistemi della barriera corallina sono le alghe fototrofiche microscopiche, quindi le barriere coralline si trovano a una profondità non superiore a 50 m, richiedono acqua calda e limpida con una certa salinità. Le barriere coralline sono uno dei sistemi più produttivi della biosfera, producendo annualmente fino a 2 t/ha di biomassa.

4. Ispessimento dei Sargas - campi di alghe marroni e viola che galleggiano sulla superficie con molte bolle d'aria. Distribuito nei Sargas e nel Mar Nero.

5. Le concentrazioni di rift abissale vicino al fondo si formano a una profondità fino a 3 km intorno a sorgenti termali su faglie nella crosta oceanica (rift). In questi luoghi, idrogeno solforato, ioni ferro e manganese, composti azotati (ammoniaca, ossidi) vengono rimossi dall'interno della terra, nutrendo batteri chemotrofici - produttori consumati da organismi più complessi - molluschi, granchi, gamberi, pesci ed enormi vermi sessili spaccature animali. Questi organismi non hanno bisogno della luce solare. Nelle zone di spaccatura, le creature crescono circa 500 volte più velocemente e raggiungono dimensioni impressionanti. I bivalvi crescono fino a 30 cm di diametro, i batteri fino a 0,11 mm! Sono noti ammassi di spaccature delle Galapagos, così come vicino all'Isola di Pasqua.

Nel mare prevale una varietà di animali e sulla terra - piante. Solo le angiosperme costituiscono il 50% della specie e le alghe solo il 5%. La biomassa totale sulla terraferma è rappresentata per il 92% da piante verdi e nell'oceano il 94% sono animali e microrganismi.

La biomassa del pianeta viene aggiornata in media ogni 8 anni, le piante terrestri - in 14 anni, oceaniche - in 33 giorni (fitoplancton - giornalmente). Tutta l'acqua passa attraverso gli organismi viventi in 3 mila anni, l'ossigeno in 2-5 mila anni e l'anidride carbonica atmosferica in soli 6 anni. I cicli di carbonio, azoto e fosforo sono molto più lunghi. Il ciclo biologico non è chiuso, circa il 10% della sostanza esce sotto forma di depositi sedimentari e sepolture nella litosfera.

La massa della biosfera è solo lo 0,05% della massa della Terra e il suo volume è di circa lo 0,4%. La massa totale della materia vivente è 0,01-0,02% della materia inerte della biosfera, ma il ruolo degli organismi viventi nei processi geochimici è molto significativo. La produzione annua di materia vivente è di circa 200 miliardi di tonnellate di peso secco di materia organica, nel processo di fotosintesi 70 miliardi di tonnellate di acqua reagiscono con 170 miliardi di tonnellate di anidride carbonica. Ogni anno, l'attività vitale degli organismi coinvolge 6 miliardi di tonnellate di azoto, 2 miliardi di tonnellate di fosforo, ferro, zolfo, magnesio, calcio, potassio e altri elementi del ciclo biogenico. L'umanità, utilizzando numerose tecniche, estrae circa 100 miliardi di tonnellate di minerali all'anno.

L'attività vitale degli organismi contribuisce in modo significativo alla circolazione planetaria delle sostanze, svolgendo la sua regolazione, la vita funge da potente fattore geologico che stabilizza e trasforma la biosfera.

SOSTANZA VIVENTE (ORGANISMI VIVENTI). BIOMASSA

Materia vivente - la totalità e la biomassa degli organismi viventi nella biosfera.

Il concetto di "materia vivente" è stato introdotto nella scienza da V.I. Vernadsky. È caratterizzato dalla massa totale, dalla composizione chimica, dall'energia.

Gli organismi viventi sono un potente fattore geologico che trasforma la faccia della Terra. IN E. Vernadsky ha sottolineato che sulla superficie terrestre non c'è forza più potente nei suoi risultati finali degli organismi viventi nel loro insieme. Sia l'atmosfera (conchiglia d'aria), sia l'idrosfera (conchiglia d'acqua) e la litosfera (conchiglia solida) devono il loro stato attuale e le proprietà intrinseche all'influenza che gli organismi hanno avuto su di loro in miliardi di anni della loro esistenza a causa del continuo flusso di elementi nel metabolismo biogenico. Influenzando il mondo circostante e modificandolo, la materia vivente agisce come un fattore attivo che determina la propria esistenza.

L'idea del ruolo geochimico planetario della materia vivente è una delle disposizioni principali in V.I. Vernadsky. Un'altra posizione importante nella sua teoria è l'idea della biosfera come entità organizzata, un prodotto di complesse trasformazioni da parte della materia vivente delle capacità materiali, energetiche e informative dell'ambiente.

La biosfera dalle posizioni moderne è considerata il più grande ecosistema del pianeta che partecipa al ciclo globale delle sostanze. Sotto i sistemi della biosfera ci sono ecosistemi di livello inferiore. La biogeocenosi è un'unità strutturale della parte attiva della moderna biosfera.

La biosfera è un prodotto dell'evoluzione a lungo termine di esseri viventi ed ecosistemi di varia complessità, che sono in interazione ed equilibrio dinamico tra loro e con l'ambiente inerte.

La quantità di materia vivente degli organismi per unità di superficie o volume, espressa in unità di massa, è chiamata biomassa. Gli organismi che compongono la biomassa hanno la capacità di riprodursi, moltiplicarsi e diffondersi in tutto il pianeta.

Una caratteristica di ogni organismo vivente e della biomassa in generale è il continuo scambio di materia ed energia con l'ambiente.

Attualmente, ci sono più di due milioni di specie di organismi sulla Terra. Di queste, circa 500mila specie cadono sulla quota delle piante e più di 1,5 milioni di specie cadono sulla quota degli animali. Il gruppo più numeroso in termini di numero di specie è quello degli insetti (circa 1 milione di specie).

CICLO BIOGENICO

La circolazione biochimica è il movimento e la trasformazione di elementi chimici attraverso la natura inerte e organica con la partecipazione attiva della materia vivente. Gli elementi chimici circolano nella biosfera lungo vari percorsi del ciclo biologico: vengono assorbiti dalla materia vivente e caricati di energia, quindi lasciano la materia vivente, cedendo l'energia accumulata all'ambiente esterno. Tali cicli Vernadsky chiamava biochimici. Si possono dividere in due tipologie principali:

1) circolazione di sostanze gassose con fondo di riserva nell'atmosfera e nell'idrosfera;

2) ciclo sedimentario con fondo di riserva nella crosta terrestre.

La materia vivente svolge un ruolo attivo in tutti i cicli biochimici. I cicli principali comprendono la circolazione di carbonio, ossigeno, azoto, fosforo.

FUNZIONI DELLA BIOSFERA

Grazie al ciclo biotico, la biosfera svolge determinate funzioni.

1. Funzione gas - svolta da piante verdi nel processo di fotosintesi e da tutti gli animali e piante, microrganismi come risultato del ciclo biologico delle sostanze. La maggior parte dei gas sono generati dalla vita. I gas combustibili sotterranei sono prodotti di decomposizione di sostanze organiche di origine vegetale sepolte nelle rocce sedimentarie.

2. Funzione di concentrazione - associata all'accumulo di vari elementi chimici nella materia vivente.

3. Funzione redox (ossidazione di sostanze nel processo vitale). Nel terreno si formano ossidi e sali. I batteri creano calcare, minerali, ecc.

4. Funzione biochimica: vengono effettuati il ​​metabolismo negli organismi viventi (nutrizione, respirazione, escrezione) e distruzione, decomposizione degli organismi morti.

5. Attività biochimica dell'uomo. Copre una quantità sempre crescente della sostanza della crosta terrestre per le esigenze dell'industria, dei trasporti e dell'agricoltura.

ORGANIZZAZIONE E STABILITÀ DELLA BIOSFERA

La biosfera è un complesso sistema organizzato che funziona come un'unica entità capace di autoregolarsi. La sua unità strutturale è la biogeocenosi, uno dei sistemi naturali più complessi, che è un complesso di organismi viventi e un ambiente inerte che sono in costante interazione tra loro e sono interconnessi dal metabolismo e dall'energia. La stabilità della biosfera è determinata dalla stabilità della biogeocenosi, i prodotti di un lungo sviluppo storico-naturale del mondo biologico.

Una proprietà importante della biogeocenosi è la sua capacità di autoregolarsi, che si manifesta nel suo stabile equilibrio dinamico. Quest'ultimo è ottenuto dal coordinamento e dalla complessità di quelle interazioni che si sviluppano tra i suoi componenti - parti viventi e non viventi. Il consumo della materia organica creata avviene parallelamente alla sua produzione e non dovrebbe superare quest'ultima in scala. Quanto più diverse sono le qualità fisiche e chimiche dell'ambiente, le condizioni di vita all'interno del biotopo, tanto più varia la composizione delle specie della cenosi, tanto più è stabile. Le deviazioni delle condizioni di esistenza dall'ottimo portano all'impoverimento della sua specie. Lo stato stabile della cenosi è determinato anche dalla produzione lorda, che assicura il flusso di energia attraverso i livelli trofici e la conservazione di tutte le componenti viventi collegate tra loro nella catena alimentare e che partecipano alla circolazione generale delle sostanze. Una relazione equilibrata tra organismi di diversi livelli trofici è una delle condizioni per la stabilità della biogeocenosi.

Nelle condizioni di incostanza dell'ambiente fisico e chimico, l'affidabilità della biogeocenosi è assicurata dalla totale ridistribuzione della materia vivente tra le sue specie costituenti che possono sostituirsi (o duplicarsi) all'interno dello stesso livello della piramide ecologica. In determinate condizioni, alcune specie si sentono più a loro agio (in relazione alla quale aumenta il numero delle loro popolazioni) e peggio - altre vicine a loro, ma occupano una posizione subordinata nella biogeocenosi. Un cambiamento delle condizioni può influire negativamente sui primi e, al contrario, contribuire alla prosperità dei secondi. A seconda della forza e della durata dell'azione di un nuovo fattore naturale, all'interno della biogeocenosi si verificano cambiamenti più o meno significativi nella sua organizzazione. Uno dei meccanismi che garantiscono la sicurezza delle biocenosi si manifesta nella capacità di formare una struttura diversa sotto la pressione di fattori esterni con il rafforzamento di "elementi di duplicazione".

Le biogeocenosi separate non sono isolate l'una dall'altra; sono interdipendenti e sono in costante interazione. Una prova evidente di ciò possono essere esempi della circolazione globale di elementi biogenici, a cui prendono parte non solo i singoli sottosistemi, ma l'intera biosfera e altre geosfere della Terra. L'equilibrio dei cicli degli elementi e delle sostanze sul pianeta, in particolare i cicli degli elementi biogenici, senza i quali la vita è impossibile, è assicurato dalla costanza dell'intera massa della materia vivente. Un gran numero di elementi passa attraverso gli organismi viventi. I fotoautotrofi determinano la velocità di fissaggio dell'energia solare e di fornirla ad altri abitanti del pianeta. Le piante verdi forniscono l'ossigeno molecolare necessario per l'esistenza di quasi tutti gli organismi viventi sulla Terra; l'unica eccezione sono le forme anaerobiche. Per garantire la stabilità della circolazione, oltre alla costanza della massa della materia vivente, è necessaria la costanza tra produttori, consumatori e decompositori. Tutti insieme creano e stabilizzano le condizioni per l'esistenza della biosfera come entità integrale e armoniosa.

La duplicazione ecologica a livello di specie nella biogeocenosi è integrata in natura dalla duplicazione ecologica a livello di cenosi, che si manifesta nella sostituzione di una biocenosi con un'altra in condizioni mutevoli all'interno della biosfera integrale.

La quantità totale di materia vivente nella biosfera cambia notevolmente in un tempo geologico abbastanza lungo (legge di costanza della quantità di materia vivente di V.I. Vernadsky). La sua stabilità quantitativa è mantenuta dalla costanza del numero di specie, che determina la diversità complessiva delle specie nella biosfera.

Pertanto, le biogeocenosi sono un ambiente in cui si svolgono sul nostro pianeta vari processi vitali, i cicli della materia e dell'energia causati dall'attività vitale degli organismi e, in totale, costituiscono un ampio ciclo biosferico.

La biogeocenosi è un sistema relativamente stabile e aperto che ha "input" e "output" di energia materiale che collegano biocenosi adiacenti.

NESSUNA

La noosfera (in greco noos - mente + sfera) è lo stadio più alto di sviluppo della biosfera, la sfera di influenza della mente umana, l'interazione tra natura e società. Apparendo sulla Terra, l'uomo è diventato gradualmente una potente forza geologica che ha influenzato il mondo che lo circonda.

Il concetto di noosfera come guscio della Terra idealmente pensato è stato introdotto nella scienza all'inizio del XX secolo. Scienziati e filosofi francesi P. Teilhard de Chardin e E. Leroy. P. Teilhard de Chardin considerava l'uomo come l'apice dell'evoluzione e il trasformatore della materia attraverso l'inclusione dell'evoluzione nella creatività. Lo scienziato ha attribuito l'importanza principale nelle costruzioni evolutive alla squadra e al fattore spirituale, senza sminuire il ruolo del progresso tecnologico e dello sviluppo economico.

IN E. Vernadsky, parlando della noosfera (1944), ha sottolineato la necessità di un'organizzazione ragionevole dell'interazione tra società e natura, che soddisfi gli interessi di ogni persona, dell'intera umanità e del mondo che lo circonda. Lo scienziato ha scritto: “L'umanità, nel suo insieme, diventa una potente forza geologica. E prima di lui, prima del suo pensiero e del suo lavoro, è stata sollevata la questione della ristrutturazione della biosfera nell'interesse dell'umanità libera pensante come un tutto unico. Questo nuovo stato della biosfera, a cui ci stiamo avvicinando senza accorgercene, è la noosfera”.

La natura porta le tracce dell'attività umana nelle condizioni delle diverse formazioni socio-economiche che si sono succedute. Le forme di influenza sono varie. I suoi risultati negli ultimi 100-150 (200) anni, soprattutto nei territori dell'Europa e del Nord America, superano quelli dell'intera storia precedente dell'umanità. Con la crescita della popolazione e l'aumento del suo benessere, la pressione sulla natura è diventata sempre più forte. Si ritiene che all'inizio della nostra era c'erano circa 200 milioni di persone sulla Terra. Nel millennio, questa cifra era salita a 275 milioni; entro la metà del XX secolo. La popolazione mondiale è quasi raddoppiata (500 milioni). In 200 anni la cifra è salita a 1,3 miliardi e in mezzo secolo se ne sono aggiunti altri 300 milioni (1,6 miliardi nel 1900). Nel 1950 c'erano già 2,5 miliardi di persone sulla Terra, nel 1970 - 3,6 miliardi, la cifra dovrebbe essere di 8,5 miliardi entro il 2025. Di questo numero, l'83% della popolazione mondiale vivrà nei paesi in via di sviluppo - in Asia, Africa, Sud America, dove ancora adesso la crescita demografica è notevole. È necessario avere un'idea delle possibilità di sostentamento della popolazione per evitare le conseguenze catastrofiche dell'esplosione demografica.

La rapida crescita della popolazione del pianeta rende acuta la questione dei limiti della produttività biologica della biosfera terrestre. Come risultato dell'attività umana attiva durante il periodo del progresso scientifico e tecnologico, volto ad elevare il livello materiale e spirituale di tutta l'umanità, le riserve di risorse naturali non rinnovabili sono state in gran parte esaurite. Le risorse autorinnovabili hanno subito un disturbo globale su vaste aree, alcune di esse hanno perso la capacità di autorinnovarsi. Molti bacini idrici interni sono morti o sono sull'orlo della vita e della morte. Gli oceani del mondo sono inquinati da rifiuti di produzione, fuoriuscite di petrolio, sostanze radioattive e la circolazione naturale - globale e soprattutto locale - di una serie di elementi biogenici vitali è stata interrotta. Spesso i consumatori si ritrovano con cibo "sporco" dal punto di vista ambientale e acqua potabile di scarsa qualità.

L'inquinamento ambientale e la perturbazione degli habitat naturali di molte specie vegetali e animali ha portato alla riduzione del numero delle popolazioni o alla loro estinzione e, di conseguenza, alla perdita del patrimonio genetico creatosi in milioni di anni. Sotto l'influenza di mutageni che inquinano l'ambiente, sono apparse non solo nuove forme di parassiti delle agrocenosi e delle biocenosi naturali, ma anche organismi patogeni contro i quali non sono state sviluppate proprietà protettive né nell'uomo né in altri abitanti del pianeta.

Lo sfruttamento spietato della natura, subordinato al soddisfacimento di bisogni momentanei, non risolve i problemi pressanti anche di oggi, creando prospettive sfavorevoli per il futuro. Parte della popolazione mondiale è malnutrita e affamata (il 25% del raccolto totale viene perso ogni anno a causa di parassiti agricoli). Molte persone, tra cui predominano i bambini, muoiono ogni anno a causa di malattie causate dall'uso di acqua di scarsa qualità. La salute umana risente dell'aumento dell'inquinamento ambientale, soprattutto nelle grandi città industriali. Molte persone sono colpite negativamente non solo dal degrado dei sistemi ecologici, ma anche dalla povertà, dalla crescente disparità tra ricchi e poveri.

Per evitare le conseguenze negative causate dall'attività economica umana e dai disastri naturali, è necessario tenere conto delle leggi che operano nella natura che ci circonda e favorirne l'autorinnovamento. Il compito di proteggere la natura e il suo uso razionale è diventato non solo statale, ma anche internazionale, e la sua soluzione dovrebbe basarsi sulla conoscenza delle leggi della vita e dello sviluppo del mondo che ci circonda.

Non solo il benessere delle persone, ma anche la loro vita dipende dal grado di consapevolezza pubblica della situazione di crisi nella biosfera e dalla velocità della sua reazione.

La dottrina della biosfera