Биосфера

                                                                БИОСФЕРА

Биосфе́ра — совокупность частей земной оболочки (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и  занята продуктами их жизнедеятельности. Термин «биосфера» был предложен Эдуардом Зюссом в 1875 году. Большой вклад в развитие учения о биосфере внёс Вернадский.

 

                                                        Вещество биосферы

 

В книге «Химическое строение биосферы Земли и её окружения» В. И. Вернадский говорит о следующих типах вещества, слагающих биосферу:

Вся совокупность тел живых организмов населяющих Землю физико-химически  едина, вне зависимости от их систематической  принадлежности и называется живым веществом (закон физико-химического единства живого вещества В. И. Вернадского).

   Масса живого вещества  сравнительно мала и оценивается  величиной 2,4-3,6*1012 т (в сухом  весе). Если её распределить по  всей поверхности планеты, то  получится слой всего в полтора  сантиметра. По В. И. Вернадскому эта «пленка жизни», составляющая менее 10-6 массы других оболочек Земли, является «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты».

   На протяжении органической  эволюции живые организмы тысячекратно  пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород.

 

Биогенное вещество — вещество создаваемое и перерабатываемое жизнью (каменный уголь, битумы, известняк нефть и т. д.)

 

Косное вещество — в образовании которого жизнь не участвует; твердое, жидкое и газообразное.

 

Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

 

Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

 

Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

 

Вещество космического происхождения.

 

 

                                                      Зарождение жизни

 

Жизнь на Земле зародилась ещё в  архее — примерно 3,5 млрд лет назад. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты - одноклеточные водоросли и простейшие. Начался процесс почвообразования на суше. В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.

 

 

 

                                                     Современная биосфера

 

Современное состояние биосферы называется ноосферой

 

Ноосфера — современная (по меркам геологического времени) стадия развития биосферы, связанная с появлением в ней человека. Понятие было введено французским математиком и философом Эдуардом Леруа в 1927 году. Сам он подчёркивал, что пришёл к этой идее совместно со своим другом — крупнейшим геологом и палеонтологом-эволюционистом и католическим философом Пьером Тейяром де Шарденом. При этом Леруа и Шарден основывались на лекциях по геохимии, которые в 1922/1923 годах читал в Сорбонне Владимир Иванович Вернадский (1863—1945). С именем Вернадского и связано в первую очередь появление ноосферного учения.

 

В ноосферном учении Человек предстаёт укоренённым  в Природу, а «искусственное»  рассматривается как органическая часть и один из факторов (усиливающийся во времени) эволюции «естественного». Обобщая с позиции натуралиста человеческую историю, Вернадский делает вывод о том, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную геологическую силу, своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики.

 

Ноосферу  можно охарактеризовать как единство «природы» и «культуры». Сам Вернадский говорил о ней то как о реальности будущего, то как о действительности наших дней, что неудивительно, поскольку  он мыслил масштабами геологического времени. «Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние… — отмечает В. И. Вернадский. — Это переживаем мы и сейчас, за последние 10-20 тысяч лет, когда человек, выработав в социальной среде научную мысль, создаёт в биосфере новую геологическую силу, в ней не бывалую. Биосфера перешла или, вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человека» («Научная мысль как планетарное явление»). Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах:

    ноосфера в стадии становления,  развивающаяся стихийно с момента  появления человека;

    ноосфера развитая, сознательно  формируемая совместными усилиями  людей в интересах всестороннего  развития всего человечества  и каждого отдельного человека.

 

                                                          Будущее биосферы

 

Существует  несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния  биосферы, некоторые из них связаны  с деятельностью человечества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                  Биосфера-2

 

 

«Биосфера-2» — сооружение, моделирующее замкнутую экологическую систему, построенное компанией «Space Biosphere Ventures» и миллиардером Эдвардом Бассом в пустыне Аризона (США). Цифра «2» в названии призвана подчеркнуть, что «Биосферой-1» является Земля. (Существует альтернативная версия по поводу "первой Biosphere" - именно так назывался американский павильон Biosphere на всемирной выставке Экспо-67, в свое время не менее известный, чем Атомиум. В пользу этой версии говорит заметное внешнее сходство в конструкции Biosphere и Biosphere-2). Главной задачей «Биосферы-2» — было выяснить: сможет ли человек жить и работать в замкнутой среде. В отдаленном будущем такие системы могут быть полезны и как автономные поселения в космосе, и в случае крайнего ухудшения условий жизни на Земле.

 

Конструкция

 

Лаборатория представляет собой сеть герметичных зданий общей площадью 1,5 га из лёгких материалов, разделённых  на несколько независимых экосистем  и покрытых стеклянным колпаком, пропускающим около 50% солнечного света. Внутреннее пространство разделено на 7 блоков, среди которых — тропический лес, миниатюрный океан с необычным химическим составом, пустыня, саванна и мангровый эстуарий. Гигантские «легкие» регулируют внутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному — это сводит к минимуму утечки воздуха.

 

Ход эксперимента

 

Эксперимент был проведен в два  этапа: первый с 26 сентября 1991 года по 26 сентября 1993 года и второй — в 1994 году. Во время первого этапа уровень  кислорода начал падать на 0,5% в  месяц, что привело к ситуации, когда люди вынуждены были жить в условиях кислородного голодания (аналогичные условия наблюдаются на высоте 1200 м над уровнем моря). Поскольку уровень кислорода упал до такого опасного уровня, было принято решение искусственно закачивать кислород извне. Второй этап также был преждевременно прерван из-за организационно-финансовых проблем.

 

Предполагается, что падение уровня кислорода было вызвано непредвиденным размножением микроорганизмов. Посевы, саванна и лес были заполонены микроорганизмами, которые стали размножаться и истреблять всходы.

 

Жизнь внутри

 

Восемь человек (четыре женщины  и четверо мужчин) пробыли в  «Биосфере-2» около двух лет, поддерживая  связь с внешним миром только через компьютер. Вместе с ними туда же были доставлены 3000 видов растений и животных.

 

Сначала эксперимент шел по плану  — внутри лаборатории росли деревья, трава и кустарники, что давали 46 видов растительной пищи, были пастбища коз, свинарники, курятники, в искусственных  водоемах плавала рыба и креветки.

 

Предполагалось, что комплекс будет функционировать автономно, так как налицо были все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, по расчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза, черви и микроорганизмы призваны были обеспечить переработку отходов, насекомые — оплодотворять растения и т. д.

 

Однако через нескольких недель жизнь людей, живущих натуральным  хозяйством, нарушилась. Микроорганизмы и насекомые стали размножаться в неожиданно больших количествах, вызывая непредвиденное потребление кислорода и уничтожение сельскохозяйственных культур (использование ядохимикатов не предусматривалось). Обитатели проекта стали терять в весе и задыхаться. Учёным пришлось пойти на нарушение условий эксперимента и начать поставку внутрь кислорода и продуктов (эти факты скрывались, и были разоблачены впоследствии). Первый эксперимент закончился неудачей: люди сильно потеряли в весе, количество кислорода снизилось до 15% (нормальное содержание в атмосфере — 21%).

 

После окончания эксперимента в 1994 году, началось трехгодичное восстановление огромного комплекса. За это время  спонсоры отказались от проекта, признавая, что эксперимент не принес ожидавшихся  результатов. В начале 1996 года «Биосфера-2» была передана под научный надзор Б. Марино и его коллег из Обсерватории Земли при Колумбийском университете. Они решили прекратить эксперимент и удалить из сооружения людей, поскольку было неясно, как решить проблему питания и сохранения неизменного состава воздуха.

 

В середине 1996 года ученые начали новый  эксперимент, уже без участия  людей. Они должны были выяснить: действительно  ли с увеличением процентного  содержания СО2 урожайность повышается и до каких пор; что происходит с излишками углекислоты и где они накапливаются; возможен ли при неконтролируемом росте содержания двуокиси углерода в атмосфере некий обратный катастрофический процесс.

 

 

 

 

 

 

Обнаруженные проблемы

В лаборатории расплодилось огромное количество микробов и насекомых, особенно тараканов и муравьёв.

Под стеклянной крышей комплекса по утрам конденсировалась вода и лился  искусственный дождь.

Создатели не предусмотрели такого явления, как ветер: оказалось, что  без регулярного раскачивания деревья  становятся хрупкими и ломаются.

 

Распродажа

 

10 января 2005 года компания-владелец  уникального комплекса выставила  лабораторию на продажу.

 

 

«Биосфера-2» изнутри. Блоки «Саванна»  и «Океан».

 

Выводы

 

На одной из внутренних стен «планеты»  до сих пор сохранилось несколько  строк, написанных одной из женщин: «Только здесь мы почувствовали, насколько зависим от окружающей природы. Если не будет деревьев — нам нечем будет дышать, если вода загрязнится — нам нечего будет пить».

 

 

 

 

 

                                        Муниципальное общеобразовательное учреждение

                                                   Физико-математический лицей №38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад по теме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила

Ученица 11 класса Г

Огай Юлия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                       г. Ульяновск

                                                                             2008 г.