Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский  государственный технологический  университет "Станкин" 

Егорьевский технологический институт (филиал) 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа №3

по дисциплине:

«Теоретические основы прогрессивных технологий»

на тему:

«Биосфера как экологическая система» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Работу выполнила:      Работу проверила:

студентка 2 курса      профессор каф. ЕНД

______ Г.Н. Лубинская _______А.П. Нилов 
 
 
 
 
 
 

Егорьевск 2011

     Содержание

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Сегодня во весь рост поднимается перед людьми одна из сложнейших проблем, независимо от того, живут ли они в Африке или в Европе, в больших городах или в джунглях. Она касается каждого из нас, и избежать её никому не дано. Это- проблема сохранения жизни на планете, выживания человека, как одного из уникальных видов живых существ.

     Решение этой проблемы зависит от того, насколько  каждый из нас и все человечество вместе осознают «запретную черту», переступить через которую человечество не должно ни при каких обстоятельствах. Такой «запретной чертой» являются законы жизни на планете.

     Человек- обитатель биосферы. Именно биосфера- та оболочка Земли, в пределах которой протекает жизнь человечества в целом и каждого из нас.

     Термин  « биосфера» ввел австралийский  геолог Эдуард Зюсс (1881-1914). Современная  концепция биосферы связана с  именем академика В.И. Вернадского.

     Биосфера- область обитания живых организмов; оболочка Земли, состав, структура и  энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Верхняя граница простирается до высоты озонового экрана (20-25 км), нижняя опускается на 1-2 км ниже дна океана и в среднем 2-3 км на суше. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, педосферу (почву), и верхнюю часть литосферы (горные породы).

 

1. Живое вещество - компонент биосферы 

     Биосфера  включает в себя все части планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых её формах. Главный компонент биосферы - это её живое вещество.

     «…На  земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» (В.И. Вернадский).

     В какой форме представлено живое  вещество в биосфере? Живое вещество в биосфере представлено в виде отдельных  тел - индивидуальных организмов.

     Живое вещество представлено организмами  различных размеров. Самые крупные  из них - киты. Длина тела современных китов от 1,1 до 33 м, масса от 30 кг до 150 т. К высочайшим деревьям относится секвойя вечнозеленая, которая достигает высоты 110-112 м и имеет диаметр 6-10 м.

     По  приблизительной оценке, за время  существования жизни на Земле  в биосфере существовало более миллиарда видов.

     Среди живых существ преобладают насекомые (их около миллиона видов). Позвоночные составляют всего 2%. . Известный нам мир жизни более чем на 70% состоит из животных, 225 – это растения и грибы, 5%- одноклеточные организмы.

     Живое вещество распределено в биосфере неравномерно, оно образует сгущения на границах раздела литосфера- гидросфера - атмосфера: в водоемах близ поверхности, на дне морей и океанов, на поверхности суши. На материках наблюдаются береговые, пойменные, озерные, тропические, субтропические сгущения жизни. На суше преобладают растения, а в океане - животные.

     Масса живого вещества называется биомассой. Она выражается в единицах массы  сухого или сырого вещества, отнесенной к единицам площади или объема места обитания. Известно, что продолжительность жизни каждого отдельного организма имеет пределы, он смертен. Как же поддерживается непрерывность жизни в биосфере? Непрерывно размножаясь, живые организмы образуют поток чередующихся поколений: на смену погибающим появляются новые существа. Тем самым современное живое существо по происхождению связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

     Мириады живых существ населяют биосферу, составляют живое вещество биосферы. Химический состав живого вещества сходен с составом звезд и Солнца, что подтверждает единство природы. У живого вещества современными методами могут быть измерены масса, количество заключенной в нем энергии, характер отвечающего его пространства. Современному живому веществу присуще большое химическое разнообразие.

2. Абиотические (неживые) компоненты биосферы

 

     Вода, воздух, почвы, их химический состав, физические свойства, в первую очередь температура, космическое излучение, гравитация, магнетизм - таковы абиотические компоненты биосферы.

     К биосфере относят, прежде всего, те участки планеты, где есть условия не только для выживания, но и для размножения живых существ - это поле существования жизни. К нему прилегают территории, в которых живые существа страдают и лишь выживают, но не могут размножаться - поле устойчивости жизни.

     Земные  абиотические условия, которые определяют поле существования жизни:

• достаточное количество кислорода и углекислого газа,
• достаточное количество жидкой воды, а не льда или пара,
• благоприятные температуры: не слишком высокие, чтобы не свертывался белок, и не слишком низкие, чтобы нормально работали ферменты - ускорители биохимических реакций,
• живому существу необходим прожиточный минимум минеральных веществ.

     Биосфера - глобальная экосистема, особая оболочка Земли, сфера распространения жизни, границы которой определяются наличием пригодных для организмов абиотических условий: температуры, жидкой воды, состава газов, элементов минерального питания.

3. Почва - уникальный компонент биосферы

 

     В конце Х1Х в. великий русский  естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа  установил, что почвы представляют собой природные тела и по своим  внешним особенностям и свойствам сильно отличаются от горных пород, на которых они образовались. Их распределение на поверхности Земли подчинено строгим географическим закономерностям.

     Разнообразие  почв огромно. Это связано с многообразием  сочетания факторов почвообразования: горных пород, возраста поверхности, растительного и животного населения, рельефа.

     Почва-это  особое природное тело и среда  жизни, возникающая в результате преобразования горных пород поверхности суши совместной деятельностью живых организмов, воды и воздуха.

     Почвообразовательные  процессы на Земле - это грандиозные по своим планетарным масштабам и продолжительности процессы создания органического вещества почв, их биологического накопления и возникновения плодородия. 

4. Биосфера и космос 

     Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при которой вода может находиться в жидком состоянии.

       Земля получает от солнца огромное  количество энергии и сохраняет  при этом примерно постоянную температуру. Значит, наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космоса: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.

     Биосфера  тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают  условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное  поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.  

5. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается 

     Планета Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения - хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.

     В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода (которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам- организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной используемый автотрофами источник энергии - Солнце. Гетеротрофы - это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального - минерального- состояния.

     Деструктивная (разрушающая) функция совершается  представителями каждого из царств живого вещества. Распад, разложение - неотъемлемое свойство обмена веществ каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле; но они выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.

     В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.

     В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.  

6. Биогенная миграция атомов - экосистемное свойство биосферы 

     Конечное  количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ.