A biosfera é uma parte natural da organização cósmica. Organização e estabilidade da biosfera

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E CIÊNCIA DA FEDERAÇÃO RUSSA

VLADIVOSTOK STATE UNIVERSITY OF ECONOMY E

SERVIÇO

INSTITUTO DE INOVAÇÃO INFORMÁTICA E SISTEMAS DE NEGÓCIOS

DEPARTAMENTO DE ECOLOGIA E GESTÃO DA NATUREZA

020801.65 "Ecologia"

Vladivostok

Editora VSUES

O programa de trabalho da disciplina acadêmica "O Ensino da Biosfera" é elaborado de acordo com os requisitos da Norma Estadual de Educação Profissional Superior.

Compilado por: Professor Associado do Departamento de Ecologia

Aprovado em reunião do departamento do PPE de 01.01.2001, ata nº 6, edição 2014

© Vladivostok Publishing House

Universidade Estadual

economia e serviço, 2014

INTRODUÇÃO

A doutrina da biosfera é uma disciplina de ciências naturais que visa desenvolver uma visão de mundo biocêntrica nos alunos de ecologistas e a capacidade de avaliar as atividades profissionais do ponto de vista do uso racional dos recursos naturais e da proteção ambiental. O ambiente natural da biosfera fornece à pessoa matérias-primas, energia e vários materiais. A doutrina da biosfera ajuda a compreender a relação dos organismos, as populações com os habitats, a relação dos ecossistemas naturais e antropogênicos, as condições para um estado estável dos ecossistemas, as causas da crise ecológica, os princípios ecológicos da gestão racional da natureza, que garantir o desenvolvimento sustentável da humanidade. Ao estudar a disciplina “A Doutrina da Biosfera” os alunos dos ecologistas consideram a biosfera como um ecossistema global, a sua composição, estrutura, ligações internas, garantindo o seu funcionamento e sustentabilidade. Eles avaliam as principais fontes de poluição, analisam os problemas ambientais das áreas urbanizadas. Eles estudam as formas de proteger a biosfera do impacto tecnogênico, consideram os problemas e as formas de preservar a biodiversidade. É dada atenção especial aos problemas da influência humana nos processos globais e no clima da biosfera. O estudo de vários processos na biosfera torna possível educar a consciência ambientalmente orientada dos alunos e formar neles um estereótipo "ecologizado" de comportamento. A disciplina "A doutrina da biosfera" visa estudar as leis básicas do funcionamento dos sistemas naturais nos vários níveis da biosfera, os fatores que determinam a sua estabilidade, produtividade, energia. Revela-se o papel da matéria viva nos ciclos biogeoquímicos, mostra-se uma conexão lógica entre os estudos tradicionais sobre os problemas de interação natureza - sociedade - economia e o conceito de desenvolvimento sustentável do homem, buscando soluções construtivas para os problemas ambientais. O estado do ecossistema global e as formas de estabilização e melhoria da biosfera moderna são avaliados. O estudo desta unidade curricular está intimamente relacionado com disciplinas como "Biologia", "Química", "Geografia", "Geologia", "Ciências do Solo".

Uma característica do estudo da disciplina "Ensinar sobre a biosfera" é uma abordagem integrada dos problemas ambientais, que permite aos alunos adquirirem a erudição necessária para os ecologistas compreenderem a relação dos processos biogeoquímicos na biosfera. Para dominar a disciplina, são necessários conhecimentos básicos de geografia, biologia, química, geologia, ecologia e ciência do solo.

1. INSTRUÇÕES ORGANIZACIONAIS E METODOLÓGICAS

1.1. Metas e objetivos da disciplina

O propósito da disciplinaé familiarizar os alunos com os conceitos básicos, problemas e métodos das ciências "Ensinar sobre a biosfera". A disciplina é destinada a alunos da especialidade 020801.65 - Ecologia. Os principais objetivos da disciplina- formação de competências e habilidades nas seguintes áreas de atividade:

· Estudo dos fundamentos do “Ensinar sobre a biosfera”, seus limites e evolução;

· Características de migração biogênica, ciclos biogeoquímicos de substâncias, ciclicidade espaço-temporal de elementos químicos;

· Familiarização com a organização do espaço planetário da biosfera;

· Consideração da direção termodinâmica do desenvolvimento da biosfera, a transformação da energia em matéria viva;

· Estudo do conceito noosférico como base da gestão científica;

Formação de profissional competências.

1.2. A lista de competências adquiridas no estudo da disciplina

A disciplina forma uma visão profissional dos aspectos geoquímicos, biogeoquímicos e biológicos da biosfera. O conceito de biosfera visa formar uma visão holística dos processos e fenômenos no ecossistema global, dos mecanismos e regularidades da existência sustentável de sistemas biológicos de diferentes níveis em um ambiente complexo e dinâmico. O conhecimento adquirido no curso do estudo da disciplina forma a visão de mundo ecológica e noosférica do aluno e desenvolve o pensamento lógico em todos os níveis da organização da matéria viva (organísmico, população, ecossistema, biosfera).

1.3. Os principais tipos de aulas e características de sua conduta

O valor total da disciplina para a especialidade 020801,65 Ecologia é de 200 horas, sendo 68 horas de carga horária (34 horas de aulas teóricas, 34 horas de treinamento prático) e 132 horas de trabalho autônomo. A disciplina “Ensinar sobre a biosfera” é leccionada no 5º semestre, 4 horas semanais, das quais 2 horas teóricas, 2 horas de treino prático. A disciplina termina com um exame. Atividades principais: - palestras, que fornecem o material básico sistematizado sobre a estrutura, organização, propriedades e funções da biosfera; - as aulas práticas contribuem para a formação, entre os estudantes de ecologistas, da ideia da relação dos organismos com o meio ambiente, a estrutura da biosfera, a sua evolução, os problemas ambientais globais. Os seminários e as aulas práticas desenvolvem a capacidade de predizer os resultados da atividade profissional, tendo em conta as consequências diretas e indiretas para a biosfera; - as consultas incluem assistência no autodomínio do material; - trabalho independente inclui: trabalho com literatura educacional e científica em preparação para seminários práticos, testes e redação de um trabalho de conclusão de curso. No decorrer do curso desta disciplina, os alunos do ecologista ouvem palestras, adquirem competências práticas nas aulas práticas, estudam de forma independente utilizando a literatura científica, as bases de dados eletrónicas da biblioteca e a Internet em preparação para o exame e defendendo os trabalhos do curso.

1.4. Tipos de controle e relatórios por disciplina

O estudo da disciplina termina com exame no 5º semestre. No exame, o aluno deve mostrar a base de conhecimento real da organização do espaço planetário da biosfera, a capacidade de estabelecer relações de causa e efeito e formular conclusões. São usados ​​os seguintes tipos de controle: - certificação atual, incluindo o desempenho do aluno em tarefas de controle escritas, questionamento oral, relatórios em seminários, participação em palestras, testes.

1.5 Tipos de controle disciplinar e relatórios

O acompanhamento do progresso dos alunos é realizado de acordo com o sistema de classificação para avaliação de conhecimentos.

O controle atual de progresso contém tarefas que contribuem para o desenvolvimento das competências da atividade profissional para a qual o aluno está se preparando e inclui:

Verificar o nível de autopreparação do bacharel na realização de um trabalho individual, preparatório para aulas teóricas e trabalhos práticos;

Participação do bacharel em discussões sobre os principais pontos do tema em estudo;

Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, Acrobat Reader), Internet explorer ou similar.

b) suporte técnico e laboratorial

Palestras e workshops são realizados em salas de aula com equipamentos multimídia

7. GLOSSÁRIO DE TERMOS BÁSICOS

A antropogênese é o processo de formação histórica e evolutiva do tipo físico de uma pessoa, o desenvolvimento inicial de sua atividade laboral, da fala e também da sociedade.

Biosfera- uma espécie de concha da Terra contendo toda a totalidade dos organismos vivos e aquela parte da substância do planeta que está em troca contínua com esses organismos

Biocentrismo- uma abordagem científica para a conservação da natureza, que coloca acima de tudo os interesses da vida selvagem (como eles aparecem para os humanos).

Desenvolvimento sustentável- o desenvolvimento harmonioso (correto, uniforme, equilibrado) é um processo de mudança em que a exploração dos recursos naturais, a direção dos investimentos, a orientação do desenvolvimento científico e tecnológico, o desenvolvimento pessoal e as mudanças institucionais se coordenam entre si e fortalecem o atual e potencial futuro para atender às necessidades e aspirações humanas.

Catástrofe ecológica -é um evento repentino, um processo rápido que acarreta graves consequências para os ecossistemas, sua destruição, sacrifícios. A razão para tais mudanças pode ser tanto um efeito externo no sistema quanto a descarga de suas tensões internas, que excedem a resistência da estrutura.

Crise ecológica- perturbação regional ou local significativa das condições ambientais, que conduz à perturbação total ou parcial dos sistemas ecológicos locais.

Os organismos vivos enriquecem o meio ambiente com oxigênio, regulam a quantidade de dióxido de carbono, sais de vários metais e uma série de outros compostos - em uma palavra, mantêm a composição da atmosfera, hidrosfera e solo necessária à vida. Em grande parte graças aos organismos vivos, a biosfera tem a propriedade de autorregulação - a capacidade de manter as condições do planeta criadas pelo Criador.

O enorme papel dos organismos vivos na formação do meio ambiente permitiu que os cientistas apresentassem a hipótese de que o ar atmosférico e o solo foram criados pelos próprios organismos vivos ao longo de centenas de milhões de anos de evolução. Segundo as Escrituras, tanto o solo quanto o ar já estavam presentes na Terra no dia da criação dos primeiros seres vivos.

O acadêmico Vernadsky, com base na semelhança da estrutura das rochas geológicas mais profundas que o Cambriano, com as posteriores, sugeriu que a vida na forma de organismos simples estava presente no planeta "praticamente desde o início". A falácia dessas construções científicas mais tarde tornou-se óbvia para os geólogos.

O mérito indiscutível de VI Vernadsky é sua firme convicção de que a vida só surge de organismos vivos, mas o cientista, rejeitando o ensino bíblico sobre a criação do mundo, acreditava que "a vida é eterna, assim como o cosmos é eterno", e veio a Terra de outros planetas ... A ideia fantástica de Vernadsky não foi confirmada. A hipótese da origem evolutiva dos organismos do planeta a partir das formas mais simples é ainda mais contraditória hoje do que nos dias de Vernadsky.

A base energética para a existência de vida na Terra é o Sol, portanto a biosfera pode ser definida como a concha da Terra permeada de vida, cuja composição e estrutura é formada pela atividade conjunta de organismos vivos e é determinada por um influxo constante de energia solar.

Vernadsky apontou a principal diferença entre a biosfera e outras camadas do planeta - a manifestação da atividade geológica dos seres vivos nela. Segundo o cientista, “toda a existência da crosta terrestre, pelo menos em termos do peso da massa da sua substância, no seu essencial, do ponto de vista geoquímico, as feições são condicionadas pela vida”. Vernadsky considerou os organismos vivos como um sistema para converter a energia da luz solar em energia de processos geoquímicos.

Na biosfera, é feita uma distinção entre matéria viva e não viva - organismos vivos e matéria inerte. A maior parte da matéria viva está concentrada na zona de intersecção de três conchas geológicas do planeta: atmosfera, hidrosfera (oceanos, mares, rios, etc.) e litosfera (camada superficial de rochas). A matéria não viva da biosfera inclui um componente dessas conchas associado à matéria viva pela circulação de matéria e energia.

O componente inanimado da biosfera se distingue: substância biogênica, que é o resultado da atividade vital dos organismos (petróleo, carvão, turfa, gás natural, calcário de origem biogênica, etc.); substância bioinerte, formada conjuntamente por organismos e processos não biológicos (solos, sedimentos, água natural de rios, lagos, etc.); substância inerte, que não é produto da atividade vital dos organismos, mas está incluída no ciclo biológico (água, nitrogênio atmosférico, sais metálicos, etc.).

Os limites da biosfera podem ser determinados apenas aproximadamente. Embora os fatos da detecção de bactérias e esporos a uma altitude de 85 km sejam conhecidos, a concentração de matéria viva em grandes altitudes é tão insignificante que a biosfera é considerada limitada a uma altitude de 20-25 km pela camada de ozônio, que protege os seres vivos dos efeitos destrutivos da radiação forte.

Na hidrosfera, a vida está em toda parte. Na Fossa das Marianas, a 11 km de profundidade, onde a pressão é de 1100 atm e a temperatura é de 2,4 ° C, o cientista francês J. Picard observou pela janela pepinos do mar, outros invertebrados e até peixes. Bactérias, diatomáceas e algas verde-azuladas, foraminíferos, crustáceos vivem sob a espessura do gelo da Antártica mais de 400 m. As bactérias são encontradas sob uma camada de lodo marinho de 1 km, em poços de petróleo a 1,7 km de profundidade e em águas subterrâneas a 3,5 km. Profundidades de 2-3 km são consideradas o limite inferior da biosfera. A espessura total da biosfera, portanto, em diferentes partes do planeta varia de 12-15 a 30-35 km.

A atmosfera é composta principalmente de nitrogênio e oxigênio. Pequenas quantidades incluem argônio (1%), dióxido de carbono (0,03%) e ozônio. A atividade vital dos organismos terrestres e dos seres aquáticos depende do estado da atmosfera. O oxigênio é usado principalmente para a respiração e mineralização (oxidação) da matéria orgânica que está morrendo. O dióxido de carbono é essencial para a fotossíntese.

Hidrosfera. A água é um dos componentes mais essenciais da biosfera. Cerca de 90% da água está no oceano mundial, que ocupa 70% da superfície do planeta e contém 1,3 bilhão de km3 de água. Rios e lagos incluem apenas 0,2 milhão de km3 de água e organismos vivos - cerca de 0,001 milhão de km3. A concentração de oxigênio e dióxido de carbono na água é essencial para a vida dos organismos. A água contém 660 vezes mais dióxido de carbono do que o ar. Nos mares e oceanos, cinco tipos de condensação de vida são distinguidos:

1. Costeira offshore. Esta zona é rica em oxigênio, matéria orgânica e outros nutrientes da terra (por exemplo, água de rio). Aqui, o plâncton e seu "parceiro" de fundo bentos, que reciclam os organismos moribundos do plâncton, florescem a uma profundidade de até 100 m.

O plâncton oceânico é composto por duas comunidades:

a) fitoplâncton - algas (70% delas são diatomáceas microscópicas) e bactérias;

b) zooplâncton - os principais consumidores do fitoplâncton (moluscos, crustáceos, protozoários, tunicados, vários invertebrados).

A vida do zooplâncton está em constante movimento, sobe e desce até uma profundidade de 1 km, evitando seus comedores (daí o nome: plâncton errante grego). O zooplâncton é o principal alimento das baleias de barbatanas. O fitoplâncton representa apenas 8% da massa do zooplâncton, mas, multiplicando-se rapidamente, produz 10 vezes mais biomassa do que todas as outras formas de vida oceânica. O fitoplâncton fornece 50% de oxigênio (os 50% restantes são produzidos pelas florestas).

Organismos bentos - caranguejos, cefalópodes e bivalves, vermes, estrelas do mar e ouriços, holoturianos ("pepinos do mar" ou outro nome - trepangs), foraminíferos (rizópodes marinhos), algas e bactérias são adaptados à vida quase sem luz. Ao processar a matéria orgânica e transformá-la em substâncias minerais, que são distribuídas às camadas superiores por riachos ascendentes, o bentos alimenta o plâncton. Quanto mais rico é o bentos, mais rico é o plâncton e vice-versa. Fora da prateleira, o número de ambos cai drasticamente.

O plâncton e o bentos formam uma espessa camada de sedimentos calcários e de sílica no oceano, formando rochas sedimentares. Os sedimentos carbonáticos podem se transformar em pedra em apenas algumas décadas.

2. As espessuras de ressurgência são formadas nos locais de correntes ascendentes que transportam os produtos do bentos para a superfície. São Califórnia, Somália, Bengala, Canárias e principalmente a ressurgência peruana, que dá cerca de 20% da produção mundial de peixes.

3. Recife - recifes de coral bem conhecidos, abundantes em algas e crustáceos, equinodermos, azul-esverdeados, corais e peixes. Os recifes crescem excepcionalmente rápido (até 20-30 cm por ano), não apenas devido aos pólipos de coral, mas também devido à atividade vital de moluscos e equinodermos, concentrando cálcio, bem como algas verdes e vermelhas com um esqueleto calcário.

O principal produtor de ecossistemas recifais são algas fototróficas microscópicas, portanto, os recifes estão localizados a profundidades de não mais de 50 m, eles requerem água morna límpida com uma certa salinidade. Os recifes são um dos sistemas mais produtivos da biosfera, gerando até 2 t / ha de biomassa anualmente.

4. Arvoredos de sargaço - campos de algas marrons e roxas flutuando na superfície com muitas bolhas de ar. Distribuído nos Sargaços e Mares Negros.

5. As espessuras do fundo da fenda abissal são formadas a uma profundidade de até 3 km ao redor de fontes termais em falhas na crosta oceânica (fendas). Nesses locais, sulfeto de hidrogênio, íons de ferro e manganês, compostos de nitrogênio (amônia, óxidos), alimentando bactérias quimiotróficas - produtores, consumidos por organismos mais complexos - moluscos, caranguejos, lagostins, peixes e enormes riftes de animais semelhantes a vermes sésseis, são removidos do interior da terra. Esses organismos não precisam de luz solar. Em zonas de fenda, as criaturas crescem cerca de 500 vezes mais rápido e atingem tamanhos impressionantes. Moluscos bivalves crescem até 30 cm de diâmetro, bactérias - até 0,11 mm! Existem espessamentos nas fendas das Galápagos, bem como perto da Ilha de Páscoa.

Uma variedade de animais prevalece no mar e plantas na terra. As angiospermas sozinhas respondem por 50% das espécies, enquanto as algas respondem por apenas 5%. A biomassa total na terra é de 92% de plantas verdes, enquanto no oceano 94% são animais e microorganismos.

A biomassa do planeta se renova em média a cada 8 anos, plantas terrestres - em 14 anos, oceano - em 33 dias (fitoplâncton - todos os dias). Toda a água passa por organismos vivos em 3 mil anos, oxigênio - em 2 a 5 mil anos e dióxido de carbono atmosférico - em apenas 6 anos. Os ciclos de carbono, nitrogênio e fósforo são significativamente mais longos. O ciclo biológico não é fechado, cerca de 10% da substância sai na forma de depósitos sedimentares e se enterram na litosfera.

A massa da biosfera é de apenas 0,05% da massa da Terra e seu volume é de cerca de 0,4%. A massa total da matéria viva é 0,01-0,02% da matéria inerte da biosfera, mas o papel dos organismos vivos nos processos geoquímicos é muito significativo. A produção anual de matéria viva é de cerca de 200 bilhões de toneladas de matéria seca de matéria orgânica; no processo de fotossíntese, 70 bilhões de toneladas de água reagem com 170 bilhões de toneladas de dióxido de carbono. Todos os anos, a atividade vital dos organismos envolve 6 bilhões de toneladas de nitrogênio, 2 bilhões de toneladas de fósforo, ferro, enxofre, magnésio, cálcio, potássio e outros elementos do ciclo biogênico. A humanidade, usando vários equipamentos, extrai cerca de 100 bilhões de toneladas de minerais por ano.

A atividade vital dos organismos dá uma contribuição significativa para a circulação planetária de substâncias, realizando sua regulação, a vida serve como um poderoso fator geológico que estabiliza e transforma a biosfera.

SUBSTÂNCIA VIVA (ORGANISMOS VIVOS). BIOMASSA

Matéria viva - a totalidade e biomassa dos organismos vivos na biosfera.

O conceito de "matéria viva" foi introduzido na ciência por V.I. Vernadsky. É caracterizado pela massa total, composição química, energia.

Os organismos vivos são um poderoso fator geológico que transforma a face da Terra. DENTRO E. Vernadsky enfatizou que na superfície da Terra não há força mais poderosa em seus resultados finais do que os organismos vivos como um todo. Tanto a atmosfera (concha de ar) e a hidrosfera (concha de água) e a litosfera (concha dura) devem seu estado atual e suas propriedades inerentes à influência que os organismos tiveram sobre eles ao longo dos bilhões de anos de sua existência devido a o fluxo contínuo de elementos no metabolismo biogênico. Influenciando o mundo circundante e mudando-o, a matéria viva atua como um fator ativo que determina sua própria existência.

O conceito do papel geoquímico planetário da matéria viva é uma das principais disposições da teoria da biosfera de V.I. Vernadsky. Outra posição importante em sua teoria é a ideia da biosfera como uma formação organizada, um produto de complexas transformações pela matéria viva das capacidades materiais, energéticas e de informação do meio ambiente.

A biosfera do ponto de vista moderno é considerada o maior ecossistema do planeta, participando da circulação global de substâncias. Abaixo dos sistemas da biosfera estão os ecossistemas de nível inferior. A biogeocenose é uma unidade estrutural da parte ativa da biosfera moderna.

A biosfera é um produto da evolução de longo prazo de seres vivos e ecossistemas de complexidade variável que interagem e se equilibram dinamicamente entre si e com um ambiente inerte.

A quantidade de matéria viva dos organismos por unidade de área ou volume, expressa em unidades de massa, é chamada de biomassa. Os organismos que compõem a biomassa têm a capacidade de se reproduzir - multiplicar e se espalhar pelo planeta.

A peculiaridade de qualquer organismo vivo e biomassa em geral é a troca constante de substâncias e energia com o meio ambiente.

Atualmente, existem mais de dois milhões de espécies de organismos na Terra. Destes, as plantas respondem por cerca de 500 mil espécies e os animais - mais de 1,5 milhão de espécies. O grupo mais numeroso em termos de número de espécies são os insetos (cerca de 1 milhão de espécies).

CIRCUITO BIOGÊNICO

A circulação bioquímica é o movimento e a transformação de elementos químicos por meio da natureza inerte e orgânica com a participação ativa da matéria viva. Os elementos químicos circulam na biosfera por vários caminhos do ciclo biológico: são absorvidos pela matéria viva e carregados de energia, depois deixam a matéria viva, entregando a energia acumulada ao meio externo. Vernadsky chamou esses ciclos de bioquímicos. Eles podem ser classificados em dois tipos principais:

1) circulação de substâncias gasosas com fundo de reserva na atmosfera e hidrosfera;

2) ciclo sedimentar com fundo de reserva na crosta terrestre.

Em todos os ciclos bioquímicos, a matéria viva desempenha um papel ativo. Os principais ciclos incluem o ciclo do carbono, oxigênio, nitrogênio e fósforo.

FUNÇÕES DA BIOSFERA

Devido à circulação biótica, a biosfera desempenha certas funções.

1. Função gasosa - realizada pelas plantas verdes no processo de fotossíntese e por todos os animais e plantas, microrganismos como resultado do ciclo biológico das substâncias. A maioria dos gases vem da vida. Os gases combustíveis subterrâneos são produtos da decomposição de substâncias orgânicas de origem vegetal enterradas em rochas sedimentares.

2. Função de concentração - associada ao acúmulo de vários elementos químicos na matéria viva.

3. Função redox (oxidação de substâncias no processo de vida). Óxidos e sais são formados no solo. As bactérias criam calcário, minério, etc.

4. Função bioquímica - ocorre o metabolismo nos organismos vivos (nutrição, respiração, excreção) e a destruição e decomposição dos organismos mortos.

5. Atividade bioquímica da humanidade. Abrange uma quantidade cada vez maior de matéria da crosta terrestre para as necessidades da indústria, transporte e agricultura.

ORGANIZAÇÃO E ESTABILIDADE DA BIOSFERA

A biosfera é um sistema organizado complexo que funciona como uma entidade única capaz de autorregulação. Sua unidade estrutural é a biogeocenose - um dos sistemas naturais mais complexos, representando um complexo de organismos vivos e um ambiente inerte, que estão em constante interação entre si e estão interligados pela troca de substâncias e energia. A estabilidade da biosfera é determinada pela estabilidade da biogeocenose - os produtos do desenvolvimento histórico-natural de longo prazo do mundo orgânico.

Uma propriedade importante da biogeocenose é sua capacidade de autorregulação, que se manifesta em seu equilíbrio dinâmico estável. Este último é alcançado pela coordenação e complexidade das interações que se desenvolvem entre seus componentes - partes vivas e não vivas. O consumo da matéria orgânica criada ocorre paralelamente à sua produção e não deve ultrapassar esta em escala. Quanto mais diversas são as qualidades físicas e químicas do meio ambiente, as condições de vida dentro do biótopo, quanto mais diversa é a composição de espécies da cenose, mais estável ela é. Os desvios das condições de existência do ótimo levam ao seu esgotamento específico. O estado estável da cenose também é determinado pelo resultado da produção bruta, que garante o fluxo de energia através dos níveis tróficos e a preservação de todos os componentes vivos associados entre si na cadeia alimentar e participando da circulação geral das substâncias. Uma relação equilibrada entre organismos de diferentes níveis tróficos é uma das condições para a estabilidade da biogeocenose.

Nas condições de volatilidade do ambiente físico-químico, a confiabilidade da biogeocenose é assegurada pela redistribuição total da matéria viva entre suas espécies constituintes que podem se substituir (ou duplicar) dentro do mesmo nível da pirâmide ecológica. Sob certas condições, algumas espécies sentem-se mais confortáveis ​​(em relação ao qual aumenta o número de suas populações) e pior - outras, próximas a elas, mas ocupando uma posição subordinada na biogeocenose. Uma mudança nas condições pode afetar negativamente os primeiros e, inversamente, contribuir para a prosperidade dos segundos. Dependendo da força e da duração da ação de um novo fator natural, mudanças mais ou menos significativas em sua organização ocorrem dentro da biogeocenose. Um dos mecanismos que garantem a preservação das biocenoses manifesta-se na capacidade de formar, sob pressão de fatores externos, uma estrutura diferente com o aumento dos "elementos de duplicação".

As biogeocenoses individuais não são isoladas umas das outras; eles são interdependentes e em constante interação. Os exemplos de circulação global de elementos biogênicos, em que participam não apenas subsistemas individuais, mas toda a biosfera e outras geosferas da Terra, podem servir como uma prova viva disso. O equilíbrio dos ciclos de elementos e substâncias do planeta, especialmente os ciclos dos elementos biogênicos, sem os quais a vida é impossível, é garantido pela constância de toda a massa da matéria viva. Um grande número de elementos passa pelos organismos vivos. Os fotoautótrofos determinam a taxa de fixação da energia solar e seu fornecimento a outros habitantes do planeta. As plantas verdes fornecem o oxigênio molecular necessário para quase todos os organismos vivos da Terra; as únicas exceções são as formas anaeróbicas. Para garantir a estabilidade da circulação, além da constância da massa de matéria viva, é necessária a constância entre produtores, consumidores e redutores. Juntos, eles criam e estabilizam as condições para a existência da biosfera como uma entidade integral e harmoniosa.

A duplicação ecológica ao nível das espécies na biogeocenose é suplementada na natureza pela duplicação ecológica ao nível da cenose, que se manifesta na substituição de uma biocenose por outra em condições mutáveis ​​em toda a biosfera.

A quantidade total de matéria viva na biosfera muda visivelmente dentro de um tempo geológico suficientemente longo (lei de V.I. Vernadsky de constância da quantidade de matéria viva). Sua estabilidade quantitativa é mantida pela constância do número de espécies, que determina a diversidade geral de espécies na biosfera.

Assim, as biogeocenoses são um ambiente em que ocorrem vários processos de vida em nosso planeta, os ciclos de substâncias e de energia causados ​​pela atividade vital dos organismos e no total, constituindo um grande ciclo biosférico.

Uma biogeocenose é um sistema relativamente estável e aberto com “entradas” e “saídas” de energia material conectando biocenoses adjacentes.

NOOSFERA

A noosfera (grego noos - mente + esfera) é o estágio mais elevado no desenvolvimento da biosfera, a esfera de influência da mente humana, a interação da natureza e da sociedade. Tendo aparecido na Terra, o homem gradualmente se tornou uma poderosa força geológica influenciando o mundo ao seu redor.

O conceito da noosfera como uma concha da Terra que pensa de maneira ideal foi introduzido na ciência no início do século XX. Cientistas e filósofos franceses P. Teilhard de Chardin e E. Leroy. P. Teilhard de Chardin via o homem como o pináculo da evolução e um transformador da matéria por meio da inclusão da evolução na criatividade. O cientista atribuiu a importância primordial das construções evolutivas ao fator coletivo e espiritual, sem diminuir o papel do progresso técnico e do desenvolvimento econômico.

DENTRO E. Vernadsky, falando da noosfera (1944), enfatizou a necessidade de uma organização racional da interação entre a sociedade e a natureza, que atendesse aos interesses de cada pessoa, de toda a humanidade e do mundo ao seu redor. O cientista escreveu: “A humanidade, como um todo, está se tornando uma poderosa força geológica. E antes dele, antes de seu pensamento e obra, a questão da reestruturação da biosfera no interesse da humanidade de pensamento livre como um todo foi levantada. Este novo estado da biosfera, do qual nos aproximamos, sem perceber, é a noosfera. ”

A natureza carrega os rastros da atividade humana nas condições das diferentes formações socioeconômicas, que se substituem. As formas de influência são múltiplas. Seus resultados nos últimos 100-150 (200) anos, especialmente nos territórios da Europa e América do Norte, superam os de toda a história anterior da humanidade. Com o crescimento da população e o aumento do seu bem-estar, a pressão sobre a natureza tornou-se cada vez maior. Acredita-se que no início de nossa era havia cerca de 200 milhões de pessoas na Terra. No milênio, esse número havia subido para 275 milhões; em meados do século XX. a população mundial quase dobrou (500 milhões). Em 200 anos, o número aumentou para 1,3 bilhão; em meio século, outros 300 milhões foram adicionados (1900 - 1,6 bilhão). Em 1950, já havia 2,5 bilhões de pessoas na Terra, em 1970 - 3,6 bilhões, em 2025 a estimativa é de 8,5 bilhões. Desse número, 83% da população mundial viverá em países em desenvolvimento - na Ásia, na África, América do Sul, onde o crescimento populacional ainda é notável. É necessário ter uma ideia das possibilidades de suporte de vida da população para evitar as consequências catastróficas da explosão populacional.

O rápido crescimento da população do planeta levanta a questão dos limites da produtividade biológica da biosfera da Terra. Como resultado da vigorosa atividade humana durante o período de progresso científico e tecnológico, visando elevar o nível material e espiritual de toda a humanidade, as reservas de recursos naturais não renováveis ​​foram em grande parte esgotadas. Os recursos de auto-renovação sofreram uma ruptura global em grandes áreas, algumas delas perderam a capacidade de se auto-renovar. Muitos cursos de água no interior morreram ou estão à beira da vida ou da morte. Os oceanos estão poluídos com resíduos industriais, derramamentos de óleo, substâncias radioativas, o ciclo natural - global e especialmente local - de uma série de nutrientes vitais é interrompido. Muitas vezes, alimentos ecologicamente “sujos” e água potável de má qualidade acabam na mesa do consumidor.

A poluição ambiental e a perturbação dos habitats naturais de muitas espécies de plantas e animais levaram à diminuição do número de populações ou à sua extinção e, consequentemente, à perda do pool genético criado ao longo de milhões de anos. Sob a influência de mutágenos que poluem o meio ambiente, surgiram não apenas novas formas de pragas das agrocenoses e biocenoses naturais, mas também patógenos contra os quais não se desenvolveram propriedades protetoras em humanos ou em outros habitantes do planeta.

A exploração implacável da natureza, subordinada à satisfação de demandas momentâneas, não resolve problemas urgentes ainda hoje, criando perspectivas desfavoráveis ​​para o futuro. Parte da população mundial está desnutrida e morre de fome (25% da colheita total é perdida anualmente devido a pragas agrícolas). Muitas pessoas, entre as quais predominam crianças, morrem todos os anos de doenças causadas pelo uso de água de má qualidade. A saúde humana sofre com o aumento da poluição ambiental, especialmente nas grandes cidades industriais. Muitas pessoas são afetadas negativamente não apenas pela degradação dos sistemas ecológicos, mas também pela pobreza, aumentando a desigualdade entre ricos e pobres.

Para evitar consequências negativas causadas pelas atividades econômicas humanas e desastres naturais, é necessário levar em consideração as leis em vigor na natureza que nos rodeia e apoiar sua autorrenovação. A tarefa de proteger a natureza e seu uso racional tornou-se não só estatal, mas também internacional, e sua solução deve se basear no conhecimento das leis da vida e do desenvolvimento do mundo que nos rodeia.

Não apenas o bem-estar das pessoas, mas também a sua vida depende do grau de consciência da sociedade sobre a situação de crise na biosfera e da velocidade de sua reação.

A doutrina da biosfera