Концепция биосферы

Биосфера.

Сфера жизни, совокупность биогеоценозов. Жизнь существует почти везде в гидросфере, в верхней части литосферы и в атмосфере- до стратосферы.

Все живые существа обладают колоссальным биотическим потенциалом, то есть способны размножаться очень быстро. Однако сопротивление среды (голод, стихийные бедствия, болезни и т.д.) позволяет поддерживать численность популяций. В результате естественного отбора возникла адаптация - приспособленность к окружающим условиям (структурная, физиологическая или поведенческая).

История биосферы длится около 4,1 млрд.лет, человеческий род существует – менее 3 млн. лет, Homo sapiens ~ 40 тыс. лет. Следовательно, инерционность биосферы выше человеческой ~ в 100 тыс.раз.

Организмы-автотрофы (растения и некоторые бактерии) синтезируют органические вещества из неорганических с помощью энергии света или окислительных реакций (фото- или хемосинтез).

Организмы-гетеротрофы (грибы, бактерии, животные) приспособились к потреблению энергии из готовых органических веществ, синтезированных автотрофами. Живые системы образуют трофические (пищевые) цепочки, заключительным звеном которых являются микроорганизмы. Таким образом, в биосфере осуществляется глобальный круговорот веществ, обусловленный биогеохимическими циклами.

В глобальном энергетическом балансе важно, что энтропия поступающего на Землю коротковолнового излучения меньше, чем энтропия длинноволнового излучения, переизлучаемого нашей планетой. Вся биосфера Земли представляет собой высокоорганизованную систему, упорядоченность которой поддерживается за счет отрицательного энтропийного баланса.

Основы целостного учения Вернадского о биосфере.

Постулаты Владимира Ивановича Вернадского о биосфере:

1. первобытная биосфера была функционально разнообразной;

2. сразу появились биогеоценозы;

3. биогеоценозы – главная движущая сила геохимических преобразований;

4. живые организмы порождают миграцию химических элементов в биосфере;

5. все функции живого в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами.

Согласно концепции биосферы В.И.Вернадского:

Жизнь - могучая геологическая сила, формирующая облик Земли.

Геохимические функции живого (по В.И.Вернадскому):

- энергетическая;

- деструктивная;

- средообразующая;

- транспортная.

Биохимические принципы В.И.Вернадского:

1. биогенная миграция атомов и обмен веществ стремятся к максимальному проявлению;

2. выживают организмы, увеличивающие биогенную миграцию атомов биосферы.

39. Принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем.

Чарльз Дарвин - основоположник теории эволюции.

Факторы эволюции по Дарвину:

• изменчивость,

• наследственность,

• естественный отбор (борьба за существование - внутривидовая, межвидовая, с окружающей средой).

Сущность эволюции проявляется в непрерывном приспособлении биологических видов к разнообразным условиям окружающей среды и в появлении все более сложных организмов.

(Вначале организмы были гетеротрофами, т.е. питались органическими молекулами первичного океана или другими организмами, затем появились автотрофы и живой мир перестал зависеть только от органических веществ, которые медленно образовывались на Земле.)

Принципы эволюции:

- неравномерность темпов;

- прерывистый характер распространения животных и растений;

- случайность и необратимость, так как проходит через точки бифуркации;

- сохранение тех организмов, которые увеличивают свободную химическую энергию в биосфере (уменьшают энтропию).

Уровни эволюции: микроэволюция (на популяционно-видовом уровне, время мало, завершается видообразованием; генотипическая - изменение генов, фенотипическая - изменение признаков, элементарной единицей эволюции является популяция, а не особь, как у Ламарка), макроэволюция (на надвидовом уровне, время велико).

Все живые системы являются открытыми неравновесными системами, которые поддерживаются в стационарном состоянии.

Процесс видообразования похож на фазовый переход.

Вид - группа скрещивающихся организмов (и дающих потомство).

В живых системах реализуется механизм самоуправления и самоорганизации. Самоуправление многоуровневое, с положительными и отрицательными обратными связями.

Цель первого порядка – обеспечить существование системы.

Метаболизм – обмен веществ системы с окружающей средой. Поддерживает определенный уровень организации системы и ее частей. Противодействует увеличению энтропии, обусловленному необратимыми процессами в живой природе.

Цель второго порядка - гомеостаз – поддержание постоянства параметров внутренней среды живой системы.

Цель третьего порядка – достижение оптимальных показателей существования живой системы (максимальной энергетической эффективности и надежности ее функционирования).