Почему биосфера является открытой системой?

Неравномерность распределения живых организмов

Живые организмы биосферы являются важнейшим ее составляющим. Живое вещество составляет небольшой процент от массы всей биосферы. Примерно 0,01%. Живые организмы размножаются и распространяются по планете. Тем не менее, расселение живых организмов в биосфере неравномерно. Есть пространства, которые густонаселенны, но есть и те, где меньшая заселенность.

По видовому составу наблюдается превосходство по видовому составу на Земле животных над растениями. В водной среде, наоборот, видовой состав растений немного превосходит над животными.  Связано это с тем, что эволюция на суше происходила быстрее, чем в водной среде.

Репродуктивность экосистем суши и водной среды одинакова. На суше происходит увеличение биомассы и численности видов организмов от полюса к экватору.

Большинство живых организмов размещено на границе литосферы, гидросферы, атмосферы. Самой насыщенной оболочкой является почва. Все живое распределено по поверхности планеты в соответствии со своими требованиями к условиям обитания, к климату и физическим факторам среды.

Жизнедеятельность живых организмов приводит к геологическому изменению. Такие изменения участвуют в круговоротах веществ, которые являются важнейшим звеном для зарождения нового организма.

Понятие биосферы и ее сущность

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности, а также совокупность её свойств как планеты, где создаются условия для развития биологических систем; глобальная экосистема Земли.

Биосфера отличается от других оболочек планеты тем, что не имеет конкретного ограничения. К примеру, возникновение других непрерывных слоев можно охарактеризовать следующим образом:

1. Литосфера в виде земной и океанической коры идет вначале.
2. Затем наблюдается гидросфера со всеми водными объектами.
3. Далее следует атмосфера, которая является воздушной оболочкой и переходит в космос.

Биосферу сложно представить в виде конкретного слоя из-за равномерного глобального распределения живых организмов по всей поверхности планеты в среде обитания, охватывающей все три стихии. Сущность биосферы можно понять по исследованиям самых древних фактов из истории Земли, однако данная оболочка является наиболее молодой из всех. Зарождение и поддержание жизни на Земле отмечено относительно недавно, около 3,8 миллиардов лет назад, что является несущественным сроком в масштабе возраста и динамического развития всей планеты. Имеется два определения биосферы:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

1. Биосфера в виде совокупности всей органики на планете. Данная формулировка является основой современного определения оболочки.
2. Согласно В.И. Вернадскому, биосфера является целостностью, неразрывным единством и взаимодействием живой и неживой природы в их широком смысле.

Примечание

Основной характеристикой биосферы является органическая составляющая. В этом заключается ее отличие от строения других оболочек планеты.

Происхождение термина 

Концепция живой оболочки была сформирована в XIX столетии. Краткая характеристика биосферы была дана Жан Батистом Ламарком. В это время еще не появился официальный термин.

Впервые понятие биосферы было введено в 1875 году австрийским палеонтологом и геологом Эдуардом Зюссом. Данное определение используют и в современной науке.

Большое значение в исследовании живой оболочки имеют научные труды советского философа и биогеохимика В.И. Вернадского. Ученый известен, как создатель целостного учения о биосфере, в которой роль мощнейшей силы, непрерывно преобразовывающей планету, играли живые организмы.

Какие функции выполняет

Ключевые функции биосферы:

1. Энергетическая. Данный функционал возложен на растения, которые существуют, благодаря фотосинтезу. Перерабатывая энергию солнца, растительные организмы распределяют ее между другими элементами биосферы, либо накапливают ее в отмершей органике. Таким образом, образуются залежи горючих полезных ископаемых в виде угля, торфа, нефти.
2. Газовая. Живые организмы являются участниками непрерывного газового обмена.
3. Концентрационная. Определенные формы жизни способны выборочно создавать запасы биогенных элементов из внешней среды. В дальнейшем они могут использоваться, как источник этих веществ.
4. Деструктивная. Окружающая среда постоянно подвергается воздействию живых организмов. Ее поверхность разлагается и перерабатывается. Таким образом, происходит формирование косного и биокосного вещества.
5. Средообразующая. Биосфера стабилизирует баланс между благоприятными и неблагоприятными условиями среды, благодаря которым поддерживается полноценная жизнедеятельность организмов.

Современный этап эволюции биосферы

Около 50 тыс. лет назад в эволюцию биосферы стал вносить вклад новый фактор — антропогенный, связанный с деятельностью человека. На ранних стадиях цивилизации взаимодействие человека с биосферой носило скорее локальный характер. Оно в первую очередь было связано с удовлетворением насущных потребностей человека в пище и жилье. В Средние века темпы развития общества, промышленности и сельского хозяйства ускорились. Географические открытия позволили заметно расширить освоение природных территорий для человеческих нужд. Человек для удовлетворения своих потребностей стал все больше использовать живое и минеральное косное вещества.

Еще более глубокие изменения в биосферных процессах начались в XX в. в результате научно-технической революции. Бурными темпами стали развиваться энергетика, транспорт, химическая промышленность. Это привело к тому, что деятельность человека постепенно стала фактором, изменяющим облик Земли. Результатом стало разрушение природных экосистем (озер, болот, лугов), а также вымирание многих видов животных и растений, истощение полезных ископаемых. Кроме того, загрязнение окружающей среды радионуклидами, ядохимикатами, а также промышленными и бытовыми отходами приобрело глобальные масштабы. Все это поставило человечество на грань экологической катастрофы.

Сегодня масштабы влияния человеческой деятельности на эволюцию биосферы стали поистине гигантскими. Большинство действий, порой приводящих к катастрофическим последствиям, совершаются человеком от непонимания природных процессов и явлений, а также их взаимосвязей. Примером может служить загрязнение окружающей среды и интенсивное, неумеренное использование природных ресурсов.

Очень серьезной стала в последние десятилетия проблема бытового мусора, который складируется на свалках или сбрасывается в воды Мирового океана. Места утилизации отходов представляют опасность, поскольку вредные вещества, растворяясь в воде, загрязняют грунтовые воды и почву. В Тихом океане на сегодняшний день количество бытового мусора по площади в 2 раза превышает континентальную площадь США, а по массе — в 6 раз больше массы планктона.

Французский математик Эдуард Леруа предложил термин — ноосфера. Он назвал ноосферой оболочку биосферы, которая формируется человеческим сознанием. Впоследствии основоположник учения о биосфере В. И. Вернадский расширил данное понятие. По Вернадскому, разумная деятельность человека должна стать ведущим фактором в отношениях общества и природы.

Ноосфера (сфера разума) — высшая стадия развития биосферы, при которой разумная деятельность человечества становится главной движущей силой ее развития.

Самая молодая оболочка Земли

Биосфера заселена живыми организмами и преобразована ими. Родоначальники всего живого на планете стали зарождаться 3.8млрд лет назад, вместе с этим сформировалась биосфера. Она является самой молодой оболочкой Земли. Сама планета существует уже длительное время, которое составляет примерно 5млрд лет. Сначала жизнь появилась в воде, а потом уже и на суше.

Постепенно мир живых организмов приобрел самые разнообразные и многочисленные формы. Масса всех живых организмов суши превышает в 700 раз массу организмов водной сферы.

Биосфера является совокупностью всех живых организмов. В ней обитают более 3млн видов растений, грибов, бактерий и животных. Человечество также относится к биосфере.

Важность открытых систем для устойчивого развития

Открытые системы имеют важное значение для устойчивого развития биосферы. Они позволяют обеспечить необходимый обмен веществом и энергией между различными компонентами экосистемы

Благодаря открытым системам происходит постоянное поступление новых ресурсов и удаление отходов, что способствует поддержанию жизненных процессов в биосфере.

Открытые системы также обеспечивают возможность взаимодействия и обмена информацией между различными уровнями организации природных систем. Это позволяет обнаруживать и решать проблемы экологического характера, такие как загрязнение окружающей среды, вымирание видов и изменение климата. Открытые системы поддерживают сотрудничество между учеными, общественными организациями и государственными структурами, что способствует разработке и внедрению эффективных мер по защите биосферы.

Важно отметить, что оптимальное функционирование открытых систем возможно только при соблюдении баланса между поступлением и выбросом ресурсов. Излишняя загрузка системы может привести к истощению ресурсов и нарушению экологического равновесия

Поэтому для устойчивого развития необходимо осуществлять контроль над потоками ресурсов и соблюдать принципы экологической ответственности.

Таким образом, открытые системы играют ключевую роль в обеспечении устойчивого развития биосферы. Они способствуют обмену ресурсами и информацией, а также позволяют эффективно решать экологические проблемы. Для обеспечения оптимального функционирования открытых систем необходимо соблюдать баланс в потоках ресурсов и проявлять экологическую ответственность.

Вещественный состав биосферы

Состав биосферы можно рассматривать с различных точек зрения. Если говорить о вещественном составе, то в нее входит семь различных частей:

• Живое вещество – совокупность живых существ, населяющих нашу планету. У них элементарный состав, а в сравнении с остальными оболочками они имеют малую массу, питаются солнечной энергией, распределяя ее в среде обитания. Все организмы составляют мощную геохимическую силу, распространившись по земной поверхности неравномерно.
• Биогенное вещество. Это те минерально-органические и чисто органические компоненты, которые были созданы живыми существами, а именно горючие полезные ископаемые.
• Косное вещество. Это неорганические ресурсы, которые образовываются без участи живых существ, сами по себе, то есть кварцевый песок, различные глины, а также водные ресурсы.
• Биокосное вещество, получаемое благодаря взаимодействию живых и косных компонентов. Это почва и породы осадочного происхождения, атмосфера, реки, озера и другие поверхностные акватории.
• Радиоактивные вещества, такие как элементы урана, радия, тория.
• Рассеянные атомы. Они образуются из веществ земного происхождения, когда на них влияет космическое излучение.
• Космическое вещество. На землю попадает тела и вещества, образованные в космическом пространстве. Это могут быть как метеориты, так и осколки с космической пылью

Свойства биосферы по Вернадскому

Глубоко изучив природу биосферы, Вернадский выделил признаки, которые характеризуют ее наиболее полно.

1. Непрекращающийся круговорот веществ и энергии. Все атомы в биосфере находятся в постоянном и непрерывном движении. Они образуют миллионы разнообразных соединений, и этот процесс продолжается бесконечно не протяжении всего геологического времени. Непрерывность круговорота объясняется тем, что живые вещества являются самой могущественной химической силой, которая поддерживает существование биосферы. Они производят необходимые элементы — автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы участвуют в преобразовании солнечной энергии в химические соединения, а гетеротрофы потребляют получившуюся энергию и приводят к расщеплению органических веществ до минеральных соединений. Этот процесс имеет цикличный характер и является главным условием существования живых организмов в атмосфере, почве и гидросфере.
2. Способность к самовоспроизведению. Это свойство подразумевает беспрерывное движение организмов путем размножения, которое ученый считал самым важным признаком механизма биосферы.Процесс, в ходе которого производится огромная геохимическая работа, представляет собой форму проникновения энергии солнечного луча и ее распределения по поверхности планеты. Эту способность к размножению Вернадский назвал «растеканием жизни». Размножаясь, организмы захватывают всю поверхность земли, и если какая-то часть остается безжизненной в короткий срок, вскоре ее населяют живые организмы. Этот признак биосферы ученый назвал «всеюдностью жизни». При этом он выделял участок с наиболее высокой концентрацией жизни — «слой живого вещества» или «пленка жизни». Эта область населена около 500 видами растений и животных и почти 1 млн видов бактерий.
3. Тесная связь живых организмов с неживыми веществами. Живые организмы и окружающая среда составляют единую целостную систему, части которой находятся в тесном взаимодействии. Живое вещество приспосабливается ко всем изменениям условий среды, меняя свою форму или функции, но не состав. При этом неживое вещество претерпевает множество изменений. К примеру, гранит, образованный под воздействием высоких температур и давления, после попадания на поверхность земли начнет адаптироваться к новым условиям. Но также во влажном климате он изменит свои свойства и станет другим веществом в химическом и физическом отношении.
4. Растекание жизни есть проявление ее геохимической энергии. Живое вещество распространяется по всей земной поверхности в результате работы, которую производит жизнь. Этот процесс заключается в переносе химических элементов и создании из них новых тел. При этом мелкие организмы размножаются намного быстрее крупных. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.
5. Жизнь полностью определяется полем устойчивости зеленой растительности. Только зеленая часть живого вещества — растительность, содержащая хлорофилл — использует световой солнечный луч для создания химической энергии путем фотосинтеза. С этой зеленой частью неразрывно связан весь живой мир.

Биосфера как экосистема

Биосистему, в которой организмы и неорганические факторы среды являются равнозначными компонентами и между ними постоянно поддерживается круговорот веществ, принято называть экологической системой или экосистемой. Поэтому биосферу часто называют глобальной экосистемой.

В биосфере как глобальной экосистеме функционируют два основных компонента: организмы как выразители живого вещества (продуценты, консументы, редуценты) и условия неживой природы. Оба компонента взаимодействуют между собой как равноправные компоненты единого биологического круговорота веществ. Основные структурные компоненты глобальной экосистемы

Организованная в глобальную биосистему и экосистему, жизнь на Земле продолжается непрерывно уже миллионы лет. Поскольку экосистема получает энергию и вещества из окружающей среды и в окружающую среду удаляет свои продукты обмена, ее называют открытой системой. Все биосистемы, в том числе и глобальная экосистема нашей планеты, являются открытыми. В поддержании единства и целостности открытой глобальной экосистемы принимают активное участие солнечная энергия, химические элементы географических оболочек планеты, а также среда, окружающая биосферу.

Химические элементы географических оболочек планеты и энергия, поступающая от Солнца, через тела растений доходят по пищевым цепям до каждого гетеротрофного организма. Таким путем из многочисленных веществ, поддерживающих жизнь организмов разных видов, в биосфере создается круговорот веществ и поток энергии. Ввиду огромной роли живого вещества круговорот веществ в биосфере называют биологическим или биотическим.

В круговороте движения веществ их окружающей среды в живые организмы (продуценты) и поглощение ими солнечной энергии часто называют восходящим потоком, а разрушение органических веществ до минеральных (с помощью консументов и редуцентов) и удаление веществ и энергии в окружающую среду — нисходящим потоком. Экосистема устойчиво и длительно существует лишь в том случае, если наблюдается динамическое равновесие восходящего и нисходящего потоков круговорота веществ.

С помощью обратной связи система осуществляет управление многими процессами, происходящими в ней. На рисунке ниже показана упрощенная схема систем с прямой и обратной связью (петлей управления). Схемы связей поддержания стабильности в экосистеме: А — посредством прямой линейной связи (пищевая цепь): 1 — растения; 2 — травоядные животные; 3 — плотоядные; 4 — паразиты; Б — посредством петли обратной связи; В — посредством избыточности функциональных компонентов: а, б, в — разные виды

На устойчивость и гомеостаз экосистемы особенно влияют избыточность информации и обратная связь. Избыточной информацией называют сигнал, который идет с превышением обычных норм, характерных для данной системы.

• А и кочетов педагогическая диагностика в школе

    

• Основные подходы к пониманию педагогики как научной дисциплины кратко

    

• Доу что должны знать родители о фгос

    

• Техника рисования эбру в детском саду чем можно заменить краски

    

• Обсудим со взрослыми почему оон сочла необходимым принять специальный документ кратко

Способность к адаптации в окружающей среде

Биосферные адаптации формируют стабильность и эволюцию биосферы. Появился озоновый экран, фотосинтез. Органический углерод захоронен в литосфере. Это обеспечивает скопление свободного кислорода.

Космическая энергия проникает в биосферу. Она доставляется в эту открытую систему вместе с космической пылью или метеоритами, через вулканические газы.

Биосфера теряет кислородную энергию, которая переходит в космос. Газы также улетучиваются в космос, а также потеря вещества происходит с осадками.

Биосфера характеризуется устойчивостью, поэтому возникают механизмы саморегуляции. Такие механизмы отчетливо проявляются в мировом океане. В него транспортируются продукты выветривания суши. Химический состав воды с содержанием карбоната кальция постоянен. Это обусловлено  взаимодействием организмов с кальцием.

Саморегуляция усовершенствована благодаря росту биологическому разнообразию жизни. Появление жизни на суше привело к удержанию рыхлых пород. Энергия в форме органического вещества почвы появилась с образованием почв. С их появлением полностью разрешилась проблема с нехваткой воды. Проблема минерального питания исчезла. Большинство минеральных соединений остается в почве.

Биосфера: открытая система с огромным значением

Биосфера — это всеобъемлющая среда, в которой существуют все живые организмы на Земле. Она представляет собой уникальную систему, которая включает в себя живые организмы, их взаимодействие с окружающей средой и все биологические процессы.

Одно из ключевых свойств биосферы — ее открытость. Биосфера является открытой системой, что означает, что она взаимодействует с окружающей средой и обменивается с ней энергией и веществами.

Биосфера получает энергию от Солнца, которая питает растения в процессе фотосинтеза. Растения, в свою очередь, служат источником пищи для животных, а их останки образуют органические отложения, которые с течением времени превращаются в ископаемое топливо.

Кроме того, биосфера обменивается веществами с атмосферой, гидросферой и литосферой. Например, растения поглощают углекислый газ из атмосферы и выделяют кислород, а животные дышат кислородом и выделяют углекислый газ. Вода циркулирует в биосфере через гидросферу, питает растения и животных, а также участвует в различных биологических процессах.

Значение понятия биосферы как открытой системы заключается в том, что именно благодаря этому свойству биосфера удерживает уникальный баланс и поддерживает жизнь на Земле. Взаимодействие всех компонентов биосферы позволяет перерабатывать энергию и вещества, обеспечивая продукты питания и условия для жизни всех живых существ.

Биосфера, будучи сложной и уязвимой системой, нуждается в бережном отношении и сохранении. Человечество играет важную роль в сохранении и охране биосферы, так как наши действия могут повлиять на ее равновесие и стабильность

Поэтому важно осознавать значение понятия «биосфера как открытая система» и работать в направлении поддержания и балансировки этой удивительной среды, которая является домом для всех живых существ на Земле

Роль открытых систем в экосистемах

Открытые системы играют важную роль в экосистемах, представляющих собой совокупность взаимодействующих организмов и их среды. Они способствуют поддержанию и сбалансированности биологических процессов в биосфере. Открытые системы обмениваются энергией, веществами и информацией с окружающей средой.

В экосистеме открытые системы выполняют несколько важных функций. Во-первых, они обеспечивают поступление энергии в систему, которая необходима для поддержания жизнедеятельности организмов. Одним из основных источников энергии является солнечное излучение, которое поглощается зелеными растениями и превращается в химическую энергию через процесс фотосинтеза.

Во-вторых, открытые системы обеспечивают циркуляцию и перемещение веществ в экосистеме. Органические и неорганические вещества передвигаются внутри экосистемы через различные процессы, такие как дыхание, распад, перегнивание, поглощение и испарение. Это позволяет организмам получать необходимые питательные вещества и в то же время удалять отходы и токсины.

Кроме того, открытые системы обеспечивают обмен информацией в экосистеме. Организмы используют различные сигналы и сигналы обратной связи для коммуникации и координации своих действий внутри экосистемы. Это позволяет им адаптироваться к изменяющимся условиям и синхронизировать свои активности с другими организмами.

Итак, открытые системы являются ключевыми элементами экосистем, обеспечивая поступление энергии, циркуляцию и перемещение веществ, а также обмен информацией. Их взаимодействие с окружающей средой поддерживает устойчивость и баланс в биосфере, и позволяет живым организмам существовать и развиваться в разнообразных условиях.

Современные биоценозы и экологические ниши

Гидробиология

Зообентос и фитобентос (донная биота)

Зообентос и фитобентос Чёрного моря
Зообентос Чёрного моря по сравнению с фитобентосом по качествен­ному разнообразию
значительно больше уступает средиземноморскому, со­ставляя только 1/4, 1/5 его часть.
Все группы животных представлены в Чёрном море гораздо меньшим числом видов, а некоторые,
как, например, головоногие моллюски, плеченогие, сифонофоры и др., совсем не могут заселить его
из-за пониженной солёности и отчасти из-за низкой зимней температуры, а для отдельных форм
из-за присутствия на небольшой, глу­бине сероводородного брожения.
Это качественное обеднение исходной фауны полносолёного водоёма (Средиземного моря) с переходом к пониженным солёностям
Чёрного моря имеет примерно тот же характер, что и в Белом, и в Балтийском морях.
Однако при этом следует помнить, что это «обеднение» касается только качественного разнообразия,
т. е. в состав растительного и животного населения входит меньшее число видов;
что же касается количественного распределения, то, по сравнению с Среди­земным морем,
фауна и флора Чёрного моря оказываются гораздо более богатыми.

Проблемы биоценозов

Сбой в биотическом равновесии может произойти при массовом распространении
и/или резком увеличении численности какого-либо вида в ущерб другим видам.
Например,
а) распространение морских звёзд-хищников приводит к исчезнвению некоторых видов в акватории;
б) налёт саранчи опустошает округу и обрывает пищевую цепочку.

Самым губительным сбоем, принимающим характер стихийного бедствия,
будет массовая эпидемия, переходящая в пандемию.
Например, Бубонная чума, свирепствовавшая в 1333-1335 гг.,
унесла жизни 75 миллион человек — пости половину населения Европы!
Это для того времени не сравнимо даже с Мировой войной!