Биосфера как специфическая оболочка Земли. Учение В.И.Вернадского о биосфере

Федеральное Государственное  Бюджетное Образовательное   Учреждение Высшего  Профессионального  Образования

  «Волгоградская государственная  академия физической  культуры» 
 
 
 

    Реферат

                         По биологии

             На тему: Биосфера  как   специфическая     оболочка  Земли.

  Учение В.И.Вернадского  о биосфере. 

 Выполнил:Студент 101 группы

                                                                                                                                                                      Сколков Александр 

                                                                   2011 год. 
 
 
 
 
 
 

                                                         Содержание 

Введение....................................................................................................... 2

Краткая история образования  Земли и её строение............................. 3

Учение  В.И.Вернадского о  биосфере……………….................................... 5

Функциональные  связи в биосфере…....................................................... 11

Биосфера  как арена жизни……………………………………….…..............15

Заключение................................................................................................. 18

Литература......................................................................................... 19 
 
 
 

                                                                         ВВЕДЕНИЕ

Человек связан с природой неразрывными узами. Начиная с первобытного периода своего существования, он пытался  ее познать  в целях использования. Природа давала ему  пищу – растительную и животную; одежду, жилище; орудия и  оружие – каменные, металлические; энергию  огня, воды, ветра.

     Постепенно  из наблюдений и опыта  использования различных  природных объектов возникли науки. Наука  о природе –  естествоведение  – дифференцировалась на отдельные отрасли  знания: биологию, геологию, физику, химию. Каждая из них углублялась  в изучение деталей  и выделяла новые  науки, например ботаника: анатомию, морфологию, физиологию, систематику, филогению растений, микробиологию. То же происходило с  зоологией  и многими  другими науками.

     С развитием отдельных  наук о природе  все настоятельнее  проявляется потребность  в выявлении всеобъемлющей  картины жизни  на планете  Земля  и общих процессов, происходящих на ней.

     Ламарк, не употребляя термина  «биосфера», впервые  обозначает влияние  живых организмов на процессы, происходящие на Земле.

     Биосфера  тесно связана  с деятельностью  человека, и сохранность  равновесия ее состава  зависит от него.

     В настоящее время  в связи с весьма ощутимыми последствиями  научно-технического прогресса, ставящим под угрозу дальнейшее существования человека, во всех странах мира испытывается настоятельная  потребность в  охране биосферы. А  чтобы устранить  опасности, нависшие над Землей, необходимо знать историю  биосферы, знать, как  она существовала до возникновения  человека. Знание процессов, происходящих в биосфере, и соответственно разумная организация  всей деятельности и  жизни человечества может помочь восстановить былую красоту  природы. 

     Под биосферой принято понимать сложную  внешнюю оболочку Земли, населенную организмами. Биосфера качественно  отличается от всех других сфер Земли, так как в ее пределах проявляется  геологическая деятельность живых  существ: растений, животных, микроорганизмов, а на последнем этапе истории  Земли – и человека. При этом характерно, что определенные группы живых существ могут оказывать  различное, вплоть до диаметрально противоположного, влияния на окружающую среду. Например, зеленые растения обогащают ее кислородом, животные – углекислым газом, растения извлекают громадные массы углерода из атмосферы, а микроорганизмы, разлагая органическое вещество, возвращают большую  часть углерода  обратно, и т.д.

     Современная биосфера включает в себя полностью  гидросферу, верхнюю часть литосферы  и нижнюю часть атмосферы.

                Краткая история образования Земли и ее строение

        Земля занимает пятое место по размеру и массе среди больших планет, но из планет так называемой земной группы, в которую входят Меркурий, Венера, Земля и Марс, она является самой крупной. Важнейшим отличием Земли от других планет Солнечной системы является существование на ней жизни, достигшей с появлением человека своей высшей, разумной формы. Условия для развития жизни на ближайших к Земле телах Солнечной системы неблагоприятны; обитаемые тела за пределами последней пока также не обнаружены. Однако жизнь — естественный этап развития материи, поэтому Землю нельзя считать единственным обитаемым космическим телом Вселенной, а земные формы жизни — её единственно возможными формами.

     Согласно  современным космогоническим представлениям, Земля образовалась приблизительно 4,5 млрд. лет назад путём гравитационной конденсации из рассеянного в  околосолнечном пространстве газопылевого вещества, содержащего все известные  в природе химические элементы. Формирование Земли сопровождалось дифференциацией  вещества, которой способствовал  постепенный разогрев земных недр, в основном за счёт теплоты, выделявшейся при распаде радиоактивных элементов (урана, тория, калия и др.). Результатом  этой дифференциации явилось разделение Земли на концентрически расположенные  слои — геосферы, различающиеся  химическим составом, агрегатным состоянием и физическими свойствами. В центре образовалось ядро Земли, окруженное мантией. Из наиболее лёгких и легкоплавких компонентов вещества, выделившихся из мантии в процессах выплавления, возникла расположенная над мантией земная кора. Совокупность этих внутренних геосфер, ограниченных твёрдой земной поверхностью, иногда называют «твёрдой» Землей (хотя это не совсем точно, поскольку установлено, что внешняя часть ядра обладает свойствами вязкой жидкости). «Твёрдая» Земля заключает почти всю массу планеты 

     За  её пределами находятся внешние  геосферы — водная (гидросфера) и воздушная (атмосфера), которые сформировались из паров и газов, выделившихся из недр Земли при дегазации мантии. Дифференциация вещества мантий Земли и пополнение продуктами дифференциации земной коры, водной и воздушной оболочек происходили на протяжении всей геологической истории и продолжаются до сих пор.

     Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (361,1 млн. км², или 70,8%), суша составляет 149,1 млн. км² (29,2%) и образует шесть крупных массивов — материков: Евразию, Африку, Северную Америку, Южную Америку, Антарктиду и Австралию, а также многочисленные острова. С делением суши на материки не совпадает деление на части света: Евразию делят на две части света — Европу и Азию, а оба американских материка считают за одну часть света — Америку, иногда за особую «океаническую» часть света принимают острова Тихого океана — Океанию, площадь которой обычно учитывается вместе с Австралией. Мировой океан расчленяется материками на Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый; некоторые исследователи выделяют приантарктические части Атлантического, Тихого и Индийского океанов в особый, Южный, океан.

     Земля обладает гравитационным, магнитным  и электрическим полями. Гравитационное притяжение Земли удерживает на околоземной орбите Луну и искусственные спутники. Действием гравитационного поля обусловлены сферическая форма Земли, многие черты рельефа земной поверхности, течение рек, движение ледников и другие процессы. Магнитное поле создаётся в результате сложного движения вещества в ядре Земли. В межпланетном пространстве оно занимает область, объём которой намного превосходит объём Земли, а форма напоминает комету с хвостом, направленным от Солнца. Эту область называют магнитосферой.

     Поверхность Земли, гидросферу, а также прилегающие  слои атмосферы и земной коры объединяют под названием географической, или  ландшафтной, оболочки. Географическая оболочка явилась ареной возникновения жизни, развитию которой способствовало наличие на Земле определённых физических и химических условий, необходимых для синтеза сложных органических молекул. Прямое или косвенное участие живых организмов во многих геохимических процессах со временем приобрело, глобальные масштабы и качественно изменило географическую оболочку, преобразовав химический состав атмосферы, гидросферы и отчасти земной коры. Глобальный эффект в ход природных процессов вносит и деятельность человека. Ввиду громадного значения живого вещества как геологического агента вся сфера распространения жизни и биогенных продуктов была названа биосферой. 

Учение  В. И. Вернадского  о биосфере

По  современным представлениям, биосфера — это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая  находится в {непрерывном обмене с этими организмами. 
Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского (1863—1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в XX в. Исключительная значимость его учения В. И. Вернадского о биосфере во весь рост проявилась лишь во второй Головине прошлого века. Этому способствовало развитие экологии, и прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием. 
Учение В. И. Вернадского о биосфере — это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты ¦как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, ¦яастоящем и будущем. 
По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает живое вещество (т. е. все живые организмы), биогенное уголь, известняки, нефть и др.), косное (в его образовании Живое не участвует, например магматические горные породы), биокосное (создается с помощью живых организмов), а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяние атомы. Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой. 
Сущность учения В. И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат его деятельности за геологический период времени огромен. По словам В. И. Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют лучистую энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира. 
Вторым главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, — писал В. И. Вернадский, — имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена и к нему» (В. И. Вернадский, 1934). 
В. И. Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т. е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др. 
Важнейшей частью учения о биосфере В. И. Вернадского являются представления о ее возникновении к развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции (табл. 8.1) в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов/Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов — цианобактерий и си-незеленых водорослей (прокариотов), а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции. 
Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего — животные. Главными датами их развития являются выход на сушу и заселение материков (к началу третичного периода) и, наконец, появление человека. 
В сжатом виде идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом: 
1. Вначале сформировалась литосфера — предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше — биосфера. 
2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох. 
3. Живые организмы — главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В. И. Вернадский, 1934). 
4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени. 
5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества. 
Венцом творчества В. И. Вернадского стало учение о ноосфере, т. е. сфере разума. 
В целом, учение о биосфере В. И. Вернадского заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы. Практическое значение учения о биосфере огромно. В наши дни оно служит естественнонаучной основой рационального природопользования и охраны окружающей среды. 

Создателем  современного учения о биосфере был  превосходный российский учёный 
В.И. Вернадский. Он показал, что за всё геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный сгусток частей в биогенном обмене веществ на поверхности нашей планеты. 
Биосферой частенько называют ту часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Но Вернадский подчёркивал, что биосфера включает в себя свою "живую плёнку" Земли (сумму населяющих Землю в каждый данный момент живых организмов, "живое вещество" планеты) и область "былых сфер", очерченную распределением на Земле биогенных осадочных пород. В.И. 
Вернадский писал, что "жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них всё время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс продолжается без перерыва десятки миллионов лет, от старых археологических эр, до нашего времени... 
На земной поверхности нет химической силы, более постоянно работающей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом" 
Биосфера - это специфическим образом организованное единство всего живого и минеральных частей. Взаимодействие меж ними проявляется в биогенной передвижения атомов, осуществляющейся за счёт энергии солнечного излучения. 
Происходящий в биосфере круговорот веществ, энергии и особей осуществляется при участии всех населяющих ее организмов. Все живые существа являются частью одного целого, огромной совокупности живых существ, живого покрова 
Земли. 
Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой, либо геологический, более ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, либо биологический, который развивается на базе огромного и заключается в круговой циркуляции веществ меж почвой, растениями, микроорганизмами и животными. Оба круговорота взаимосвязанные и представляют собой как бы единый процесс. Втягивая в свои бессчетные орбиты косную среду, биологический круговорот веществ обеспечивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние на вид биосферы. 
В.И. Вернадский говорил об организации жизни в планетном масштабе. 
Биологический круговорот, основанный на содействии синтеза и деструкции органического вещества, - более значимая форма данной организации. 
Биологический круговорот имеет ряд циклов. Более существенными из них являются циклы, связанные с углеродом, кислородом, азотом, фосфором, серой и другими химическими элементами. Они непрерывно циркулируют в живом веществе и окружающей среде. При этом часть из них исключается из биологического круговорота и с помощью геохимических действий закрепляется в осадочных отложениях либо переносится в океан. В связи с конфигурацией углеродного цикла в земной коре стали преобладать окислительные процессы, что обусловило в ней скоплений угля, нефти, битумных веществ, торфа, нефтеносных сланцев, сапропеля. 
Круговорот кислорода на Земле идёт в направлении, обратном круговороту углерода. Как и последний, он состоит из двух в значимой мере самостоятельных круговоротов в атмосфере и гидросфере, меж которыми тоже происходит обмен. Океаны служат главными регуляторами баланса как кислорода, так и двуокиси углерода атмосферы. 
С развитием индустриального производства возникли новейшие потребители свободного кислорода. В настоящее время при сжигании топлива на металлургическую и химическую индустрия, коррозию металлов и окисление отходов раз в год расходуется 10-16% биогенного образования, что в дальнейшем может нарушить его обычный круговорот. 
Несмотря на большой запас азота в атмосфере, круговорот его происходит основным образом меж организмами и почвой. Доминирующую роль в нём играются микроорганизмы, под деятельностью которых белковые вещества трупов животных равномерно преобразуются в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Они служат главным источником азота для растений. 
Круговорот фосфора относительно прост и очень неполный. Этот элемент является одной из главных частей живого вещества, в котором он содержится в достаточно большом количестве. Главные запасы фосфора содержат разные горные породы, которые равномерно отдают фосфаты в экосистемы. Фосфаты потребляются растениями и употребляются ими для синтеза органических веществ. При разложении трупов животных бактериями фосфаты возвращается в почву и опять употребляются растениями. Не считая того, часть фосфатов выносится водотоками в море, и это обеспечивает существование фитопланктона и всех зависящих от него пищевых цепей. Часть фосфора из морской воды может возвратиться на сушу (в виде гуано и т. Д.) 
Поскольку на Земле запасы фосфора, который нужен для функционирования экосистем, незначительны, то любые действия человека на его биологический круговорот имеют отрицательное действия. 
Фосфор является главным фактором, лимитирующим рост автотрофных организмов как в аква среде, так и в неземных биотопах. 
Этот же элемент контролирует основную часть первичной продукции биосферы. 
Фосфор - основной регулятор всех остальных биогеохимических круговоротов. 
Количество нитратов в воде зависит либо кислороде в атмосфере зависит от состояния круговорота фосфора. 
Под влиянием хозяйственной деятельности человека круговорот фосфора в природе существенно меняется; происходит его перераспределение по местности Земли. В одних местах наблюдается фосфоризация суши т. Е. Увеличение содержания фосфора в разных объектах природной среды, в остальных - его утрата (дефосфоризация). 
Отсутствие систематического удобрения земли фосфорными удобрениями ведёт к их обеднению фосфором. Фосфор - более слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает человека. 
В биосфере главные запасы серы содержатся основным образом в виде пиритов и сульфатов (к примеру гипс). 
Несмотря на наличие ряда газообразных соединений серы, преобладающая часть круговорота этого элемента имеет осадочную природу и происходит в почве и воде. 
Основной источник серы, доступный живым существам, - это всевозможные сульфаты. Их отменная растворимость в воде упрощает доступ неорганической серы в экосистемы. 
Поглощая сульфаты, растения восстанавливают серосодержащие аминокислоты. 
разные органические отбросы экосистемы распадаются гетеротрофными бактериями, которые в конечном итоге вырабатывают сероводород. Последняя фаза круговорота серы полностью осадочная. Сера выпадает в осадок в анаэробных условиях в присутствии железа. Разные этапы этого процесса, в особенности обратимые, в дальнейшем разрешают употреблять запасы осадочных пород. 
Процесс заканчивается медленным и постепенным скоплением серы в глубоколежащих осадочных породах. 
более принципиальным и самым общим результатом биогенного преобразованием скальных пород в почву явилось появление гумусового слоя, покрывшего поверхность суши. Независимо от собственной мощности этот гумусовый слой является более активной частью почвенного покрова. 
Биосфера Земли возникла в самые поздние геологические эры, сразу с возникновением органической жизни. Как общепланетарная оболочка биосферы эволюционировала совместно с конфигурацией форм, структуры и организации жизни. 
Вслед за появлением происходило увеличение числа их видов. В дальнейшим имело место усложнение их организации и увеличение их размеров, сразу - приспособление организмов к окружающей среде. Образовались сложные трофические (пищевые) и хорологические (пространственные) взаимосвязи меж растительными и животными организмами и средой их обитания. Современная структура биосферы характеризуется серьезной организованностью, биологическим равновесием численности и взаимной адаптированностью составляющих ее организмов. 
более принципиальной функцией биосферы является регулярное создание живого вещества. Этот процесс становится всё более и более принципиальным в жизни планеты и использовании ее ресурсов. 

                     Функциональные связи в биосфере 

     Три составные части биосферы - гидросфера, атмосфера и литосфера – тесно  взаимосвязаны друг с другом, составляя  вместе единую генеральную саморегулирующуюся экосистему, обеспечивающую устойчивый глобальный круговорот веществ.

     Почва – особое органо-минеральное (биокосное) естественно-историческое природное  образование, возникшее в результате воздействия живых организмов на минеральный субстрат и разложения мёртвых организмов, влияния природных  вод и атмосферного воздуха на поверхностные горизонты горных пород (рис.1.1).

     Функциональная  связь почвы с гидросферой  заключается в выносе почвенных  вод в водоёмы. Переносимые с  водой почвенные соединения участвуют  в формировании биопродуктивности  водоёмов. Сорбционные свойства почвы  образуют «барьер», защищающий водоёмы  от загрязнений.

     Растения  могут извлекать из почвы минеральные  вещества только в виде ионов растворимых  солей. Эти ионы быстро вымывались бы из почвы, если бы не были прочно связаны  со стабильными почвенными частицами. Глина и гумус вступают в тесное взаимодействие, образуя глинисто-гумусовый  комплекс, составленный частицами - мицеллами.

      Поверхность каждой такой сложной частицы имеет  многочисленные отрицательно заряженные участки, притягивающие положительно заряженные ионы - кальций, магний и  калий, - и таким образом удерживающие их в почве (рис. 1.1). Подвижность ионов  в почве и дифференцировка  горизонтов почвенного профиля обусловлены  притоком водородных ионов угольной кислоты, которые в составе угольной кислоты непрерывно поступают с  дождевой водой в верхние слои почвы. Ионы водорода вытесняют из мицеллы  ионы кальция и других элементов, которые затем вымываются из почвы  в грунтовые воды.

Схематическое изображение глинисто-гумусового комплекса (мицеллы), на поверхности которого имеются отрицательные  заряды, притягивающие  ионы водорода и минеральные  ионы (поР.Риклефсу,1979)

     Поглощая  и отражая солнечную энергию, почва выступает как мощный фактор энергетического баланса биосферы и связывается с атмосферными процессами (регулирование влагооборота и газового режима атмосферы).

     С литосферой почва связана наиболее прямым путём: она возникла из верхних  слоев литосферы и своей жизнедеятельностью способствует дальнейшему геохимическому преобразованию этих слоев. В то же время почва служит источником вещества для образования минералов, горных пород, полезных ископаемых и способствует переносу аккумулированной солнечной  энергии в глубокие части литосферы. Все эти процессы можно рассматривать  как глобальные функции почвы, имеющие  общебиосферное значение.

     Таким образом, значение почвы в биосфере можно определить как связующее  звено биологического и геологического круговоротов. 

     Вода  и воздух

     Во-первых, связь гидросферы с атмосферой осуществляется в форме круговорота (осадки - испарение).

     Во-вторых, это энергетические связи как  прямые - через тепловое излучение, так и опосредованные - через процессы фотосинтеза.

     В-третьих, существуют химические связи: растворение  в водах О₂ и CО₂. Этот процесс поддерживает систему динамического равновесия в водной среде по принципу:

     Эта система имеет решающее значение в формировании условий жизни  гидробионтов.

     Особое  положение в качестве планетарной  функции имеют многочисленные и  разнообразные живые организмы (живое  вещество).

     Масса живого вещества в биосфере по некоторым  подсчётам (по И.А.Шилову, 1997) составляет около 2400 млрд. т, что соответствует  всего лишь 1/2100 массы атмосферы  Земли. Общая толщина биосферы –  порядка 1/320 радиуса Земли (1/325 с учётом атмосферы) - характеризует её как  тонкую плёнку на поверхности планеты. Тем не менее, именно биосфера превращает её в уникальное по своим свойствам  небесное тело.

     Это объясняется высокой химической активностью живого вещества.

     Химические (биохимические) реакции, протекающие  в живых организмах, осуществляются с участием мощных биологических  катализаторов - ферментов - и по скорости в тысячи раз превосходят реакции  в неорганическом мире. Кроме того, участие ферментов сдвигает температурные  и иные условия реакций. Жиры и  углеводы, например, окисляются в организмах при температуре до 37°С, тогда  как в абиотических условиях те же реакции требуют высокой температуры (порядка 400-500°С). Промышленный синтез аммиака из молекулярного азота  происходит при температуре 500°С и  давлении 300-500 атм; микроорганизмы реализуют  эту реакцию при нормальных температуре  и давлении. На ферментативных реакциях в живых организмах базируется глобальный биологический круговорот, о масштабах  которого можно судить по темпам оборота  кислорода и углекислого газа в процессе фотосинтеза . 

     Высокая химическая активность живого вещества способствует также постоянному  вовлечению в круговорот элементов, активно извлекаемых из горных пород.

     На  высокой активности живого вещества основываются и регуляторные процессы в биосфере (поддержание озонового  экрана за счёт продукции кислорода, обеспечение постоянства минерального состава океанических вод в результате деятельности организмов и др.).

     Высокая способность биосферы как целостной  системы к саморегуляции лежит  в основе гипотезы «Геи», согласно которой  живой мир Земли рассматривают  как единый сверхорганизм (J.Lovelock, 1986), неразрывно связанный с неживым  окружением и постоянно поддерживающий выгодные условия собственного существования. 

     Общие закономерности организации  экосферы и биосферы

     Биосфера - высший уровень иерархии экосистем  нашей планеты, и естественно, её законы функционирования аналогово  справедливы и для ниже расположенных  уровней в этой иерархии, хотя имеется  и специфика (биосфера более закрытая система, чем её подразделения).

     Биосферу, как и любую другую систему, формируют  не только и не столько внешние  факторы, сколько внутренние закономерности.

     Эти закономерности представлены ниже в  соответствии с аксиомой иерархической  организации, или принципа интегративных  уровней – подсистем различного функционального значения.

• Аксиома иерархической организации
• Закон преломления космических воздействий
• Закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского
• Правило незамкнутости биотических (биогеохимических) круговоротов
• Закон константности количества живого вещества В.И. Вернадского
• Закон физико-химического единства живого вещества)
• Закон сохранения структуры биосферы, или первый закон экодинамики Ю.Голдсмита
• Закон стремления к климаксу, или второй закон экодинамики Ю.Голдсмита
• Принцип системной дополнительности
• Правило автоматического поддержания глобальной среды обитания

Закономерности  эволюции биосферы

     Эволюцию  биогеоценозов, или экосистем, называют также экогенезом – совокупностью  процессов и закономерностей  необратимого направленного развития и смены биогеоценозов и биосферы в целом. Сущность экогенеза проявляется  в способности сообществ организмов преобразовывать среду своего обитания и впоследствии изменять свой состав, структуру и продуктивность в  направлении большего соответствия изменившимся условиям среды.

• Принцип Реди./Живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие/.
• Экоисторический (геоисторический) принцип
• Закон глобального замыкания биогеохимического круговорота
• Теорема порога возрастания энтропии в биосфере К.С. Тринчера
• Принцип (правило) катастрофического толчка
• Принцип прерывности и непрерывности развития биосферы
• Правило одного процента
• Правило десяти процентов
• Правило константности числа видов в ходе стационарной эволюции биосферы
• Правило множественности экосистем. Множественность конкурентно взаимодействующих экосистем обязательна для поддержания надёжности биосферы

                                         Биосфера как арена жизни 

     Биосфера  — глобальная экологическая система, особая оболочка Земли, сфера распространения  жизни, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой  и современной деятельностью  живых организмов, границы которой  определяются наличием пригодных для  организмов абиотических условий: температуры, жидкой воды, состава газов, солёности  вод, элементов минерального питания (Рис.1.2).

     Биосфера - «область жизни», пространство на поверхности  земного шара (охватывающее нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы), включающее всю совокупность живых организмов (живого вещества планеты), а также  область былых биосфер, т.е. сферу  и продукты жизнедеятельности всей совокупности живых организмов за всю  историю существования жизни  на Земле.

     Термин  «Биосфера» был введён в 1875 г. австрийским  геологом Эдуардом Зюссом. Обсуждая особенности  Земли как планеты, он писал: «Одно  кажется чужеродным на этом большом, состоящем из сфер небесном теле, а  именно органическая жизнь... На поверхности  материков можно выделить самостоятельную  биосферу». Э.Зюсс, таким образом, рассматривал биосферу в чисто топологическом смысле - как пространство, заполненное  жизнью. Термин вошёл в обиход, не имея чёткого определения.

     Ещё Ж.Б.Ламарк, в 1802г. не употребляя термина  «биосфера», отметил планетарную  роль жизни в формировании земной коры, как в настоящее время, так  и в прошлые этапы истории  планеты, предвосхитив, таким образом, современный взгляд на это понятие. На рубеже XIX-XX вв. идея о глобальном влиянии жизни на природные явления  была обоснована в трудах учёного - почвоведа В.В. Докучаева.

     Развёрнутое учение о биосфере создано и разработано  акад. В.И.Вернадским, опубликовавшим в 1926г. свой классический труд «Биосфера». Он доказал, что все три оболочки планеты связаны воедино и  приобрели современный облик  и состав благодаря грандиозной  преобразующей работе живых организмов. Они многократно пропустили через  себя весь объём мирового океана, создали  почву, наполнили атмосферу Земли  кислородом, оставили после себя километровые толщи осадочных пород и топливные  богатства недр. По В.И.Вернадскому  в состав биосферы кроме активного  живого вещества - биомассы растений, животных и микроорганизмов - входит биогенное  вещество - остатки организмов на разных стадиях деструкции, органические и  минеральные продукты жизнедеятельности (осадочные породы органического  происхождения, кислород, углекислота, уголь, углеводороды и другие ископаемые биогены) и биокосное вещество - продукты переработки горных и осадочных  пород живыми организмами.

     Суммарная биомасса всех организмов биосферы в  пересчете на сухое вещество оценивается  величиной в 2 трлн. т., причём 98% её представлено биомассой наземных растений. Если мысленно всё живое вещество равномерно распределить по поверхности планеты, то получится слой толщиной около 2 см.

 Рис. 1.2.Структура биосферы (вертикальный срез) 

     К собственно биосфере (эубиосфере) относят  те участки, где есть условия не только для выживания, но и для размножения  живых существ, - это поле существования  жизни. К нему прилегают области, в которых живые существа находятся  в угнетённом состоянии и не могут  размножаться (поле устойчивости жизни).

     Поле  существования жизни определяют, как минимум пять условий:

     1)Достаточное  количество кислорода и углекислого  газа. Живые существа адаптированы  к современному составу и давлению  воздуха.

     Весовая концентрация кислорода на уровне моря составляет 299 г/м3, на высоте 20 км это  уже 15 г/м3, соответственно парциальное  давление 160 мм и 8,7 мм. Поэтому на высоте 20 км при таком низком парциальном  давлении жизнь невозможна, хотя количество кислорода по объёму осталось тем  же, что и на уровне моря - 20,95%. Парциальное  давление углекислого газа на больших  высотах (выше 6 км) меньше, чем необходимо.

     2)Достаточное  количество жидкой воды.