загрузка...
загрузка...
На головну

Біологічний і геологічний кругообіг

  1. Біологічний і морфо-фізіологічний прогрес
  2. Біологічний і фізичний зміст еволюційного прогресу
  3. БІОЛОГІЧНИЙ КОНТЕКСТ
  4. біологічний моніторинг
  5. Біологічний підхід до людини
  6. Біологічний порядок перенесення електронів (БППЕ).

Всі речовини на планеті перебувають в процесі кругообігу. Сонячна енергія викликає на Землі два кругообігу речовин: великий (геологічний, біосферний) и малий (біологічний).

Великий кругообіг речовин в біосфері характеризується двома важливими моментами: він здійснюється протягом усього геологічного розвитку Землі і являє собою сучасний планетарний процес, який бере провідне участь в подальшому розвитку біосфери.

Геологічний кругообіг пов'язаний з утворенням і руйнуванням гірських порід і подальшим переміщенням товарів руйнування - уламкового матеріалу і хімічних елементів. Значну роль в цих процесах грали і продовжують грати термічні властивості поверхні суші і води: поглинання і віддзеркалення сонячних променів, теплопровідність і теплоємність. Нестійкий гидротермический режим поверхні Землі разом з планетарною системою циркуляції атмосфери обумовлював геологічний круговорот речовин, який на початковому етапі розвитку Землі, поряд з ендогенними процесами, був пов'язаний з формуванням континентів, океанів і сучасних геосфер. Зі становленням біосфери в великий кругообіг включилися продукти життєдіяльності організмів. Геологічний кругообіг поставляє живим організмам елементи живлення і багато в чому визначає умови їх існування.

Головні хімічні елементи літосфери: кисень, кремній, алюміній, залізо, магній, натрій, калій і інші - беруть участь у великому круговороті, проходячи від глибинних частин верхньої мантії до поверхні літосфери. Магматична порода, що виникла при кристалізації магми, поступово на поверхню літосфери з глибин Землі, піддається розкладанню, вивітрювання в області біосфери. Продукти вивітрювання переходять в рухомий стан, зносяться водами, вітром в понижені місця рельєфу, потрапляють в річки, океан і утворюють потужні товщі осадових порід, які з часом, занурюючись на глибину в областях з підвищеною температурою і тиском, піддаються метаморфозу, т. Е. «переплавляються». При цій переплавки виникає нова метаморфічна порода, яка надходить у верхні горизонти земної кори і знову входить в круговорот речовин (Мал.).

 
 


Найбільш інтенсивному і швидкому круговороту піддаються легкорухливі речовини - гази і природні води, що становлять атмосферу і гідросферу планети. Значно повільніше здійснює круговорот матеріал літосфери. В цілому кожен круговорот будь-якого хімічного елемента є частиною загального великого кругообігу речовин на Землі, і всі вони тісно пов'язані між собою. Жива речовина біосфери в цьому вирі виконує величезну роботу з перерозподілу хімічних елементів, безперервно циркулюють у біосфері, переходячи із зовнішнього середовища в організми і знову в зовнішнє середовище.

Малий, або біологічний, круговорот речовин- це

циркуляція речовин між рослинами, тваринами, грибами, мікроорганізмами і грунтом. Суть біологічного кругообігу полягає в протіканні двох протилежних, але взаємопов'язаних процесів - створення органічних речовин і їх руйнування. Початковий етап виникнення органічних речовин обумовлений фотосинтезом зелених рослин, т. Е. Освітою живого речовини з вуглекислого газу, води і простих мінеральних сполук з використанням енергії Сонця. Рослини (продуценти) витягують з грунту в розчині молекули сірки, фосфору, кальцію, калію, магнію, марганцю, кремнію, алюмінію, цинку, міді та інших елементів. Рослиноїдні тварини (консументи I порядку) поглинають сполуки цих елементів вже в вигляді їжі рослинного походження. Хижаки (консументи II порядку) харчуються рослиноїдних тваринами, споживаючи їжу більш складного складу, що включає білки, жири, амінокислоти та інші речовини. У процесі руйнування мікроорганізмами (редуцентамі) органічних речовин відмерлих рослин і останків тварин, в грунт і водне середовище надходять прості мінеральні сполуки, доступні для засвоєння рослинам, і починається наступний виток біологічного кругообігу (Рис. 33).


Виникнення і розвиток ноосфери

Еволюція органічного світу на Землі пройшла кілька етапів. перший Пов'язані з виникненням біологічного кругообігу речовин в біосфері. Другий-супроводжувався формуванням багатоклітинних організмів. Ці два етапи називають біогенезом. третій етап пов'язаний з появою людського суспільства, під впливом якого в сучасних умовах відбувається еволюція біосфери і перетворення її в сферу розуму-ноосферу (від гр.-розум, -куля). Ноосфера- новий стан біосфери, коли розумна діяльність людини стає головним чинником, що обумовлює її розвиток. Термін «» ноосфера »був введений Е. Леруа. В. І. Вернадський поглибив і розвинув вчення про ноосферу. Він писав: «Ноосфера є нове геологічне явище на нашій планеті. в ній людина стає великою геологічною силою ». В. І. Вернадський виділив необхідні передумови для створення ноосфери: 1. людство стало єдиним целим.2. можливість миттєвого обміну інформаціей.3. реальну рівність людей.4. зростання загального рівня жізні.5. використання нових видів енергії. 6. виключення війн з життя суспільства. Створення цих передумов стає можливим в результаті вибуху наукової думки в ХХ столітті.

Тема - 6. Природа - людина: системний підхід.Мета лекції: Сформувати цілісне уявлення про системні постулатах екології.

Основні питання: 1. поняття про систему і про складні біосістемах.2. особливості біологічних сістем.3. системні постулати: закон загального зв'язку, екологічні закони Б. Коммонера, Закон великих чисел, Принцип Ле Шательє, Закон зворотного зв'язку в природі і закон константності кількості живого вещества.4. моделі взаємодій в системах «природа-людина» і «людина-економіка-бойовисько-середовище».

Екологічна система - головний об'єкт екології. Екологія за своєю сутністю системна і в теоретичному вигляді близька до загальної теорії систем. Відповідно до загальної теорії систем система-це реальна або мислима сукупність частин, цілісні властивості якої визначаються взаємодією між частинами (елементами) системи. У реальному житті, систему визначають як совокуность об'єктів, об'єднаних деякою формою регулярного взаємодій або взаємозалежності для виконання заданої функції. У матеріальному існують певні ієрархії-впорядковані послідовності просторово-часового підпорядкування і ускладнення систем. Все різноманіття нашого світу представити у вигляді трьох послідовно виникли ієрархій. Це основна, природна, фізико хіміко біологічна (Ф, Х, б) ієрархія і побічні дві, що виникли на її основі, соціальна (С) і технічна (Т) ієрархії. Існування останніх за сукупністю зворотних зв'язків певним чином впливає на основну ієрархію. Об'єднання систем з різних ієрархій призводить до «змішаним» класам систем. Так, об'єднання систем з фізико-хімічної частини ієрархії (Ф, X - «середовище») з живими системами біологічної частини ієрархії (Б - «біота») призводить до змішаного класу систем, званих екологічними. А об'єднання систем з ієрархій З

( «Людина») і Т ( «техніка») призводить до класу господарських, або техніко-економічних, систем.

Мал. . Ієрархії матеріальних систем:

Ф, X - фізико-хімічна, Б - біологічна, С - соціальна, Т - технічна

Повинно бути зрозуміло, що відображене на схемі вплив людського суспільства на природу, опосередковане технікою і технологіями (техногенез), відноситься до всієї ієрархії природних систем: нижня гілка - до абиотической середовищі, верхня - до біоті біосфери. Нижче буде розглянута спряженість екологічних та техніко-економічних сторін цієї взаємодії.

Всім системам властиві деякі загальні властивості:

1. Кожна система має певну структуру, яка визначається формою просторово-часових зв'язків або взаимодейст вий між елементами системи. Структурна упорядкованість сама по собі не визначає організацію системи. Систему можна назвати організованою, якщо її існування або необхідно для підтримки певної функціональної (яка виконує певну роботу) структури, або, навпаки, залежить від діяльності такої структури.

2. Відповідно до принципом необхідної різноманітності система не може складатися з ідентичних елементів, позбавлених індивідуальності. Нижня межа різноманітності - не менше двох елементів (протон і електрон, білок і нуклеїнова кислота, «він» і «вона»), верхній - нескінченність. Різноманітність - найважливіша інформаційна характеристика системи. Воно відрізняється від числа різновидів елементів і може бути ізмерено.3. властивості системи неможливо осягнути лише на підставі властивостей її частин. Вирішальне значення має саме взаємодія між елементами. По окремих деталей машини перед складанням можна судити про її дії. Вивчаючи окремо деякі форми грибів і водоростей, не можна передбачити існування їх симбіозу у вигляді лишайника. Спільна дія двох або більше різних факторів на організм майже завжди відрізняється від суми їх роздільних ефектів. Ступінь незвідність властивостей системи до суми властивостей окремих елементів, з яких вона складається, визначає емерджентність системи.

4. виділення системи ділить її світ на дві частини - саму систему і її середовище. Залежно від наявності (відсутності) обміну речовиною, енергією та інформацією з середовищем принципово можливі: ізольовані системи (ніякої обмін неможливий); замкнуті системи (неможливий обмін речовиною); відкриті системи (можливий обмін речовиною і енергією). Обмін енергії визначає обмін інформацією. У живій природі існують тільки відкриті динамічні системи, між внутрішніми елементами яких і елементами середовища здійснюються переноси речовини, енергії та інформації. Будь-яка жива система - від вірусу до біосфери - це відкрита динамічну систему.

5. Переважна більшість внутрішніх взаємодій в системі над зовнішніми і лабільність системи по відношенню до зовнішніх віз
діям визначають її здатність до самозбереження завдяки якостям організованості, витривалості і стійкості. Зовнішній вплив на систему, що перевершує силу і гнучкість еевнутренніх взаємодій, призводить до незворотних змін
і загибелі системи. Стійкість динамічної системи підтримується безперервно виконуваної нею зовнішньої циклічної роботою. Для цього необхідні потік і перетворення енергії в це. темі. Імовірність досягнення головної мети системи - самозбереження (в тому числі і шляхом самовідтворення) визначається як її потенційна ефективність.

6. Дія системи в часі називають її поведінкою. Викликане зовнішнім фактором зміна поведінки позначають як реакцію системи, а зміна реакції системи, пов'язане зі зміною структури та спрямоване на стабілізацію поведінки, -. як її пристосування, або адаптацію. Закріплення адаптивних змін структури і зв'язків системи в часі, при якому її потенційна ефективність збільшується, розглядається як розвиток, або еволюція, системи. Виникнення і існування всіх матеріальних систем в природі обумовлено еволюцією. Динамічні системи еволюціонують у напрямку від більш імовірною до менш імовірною організації, т. Е. Розвиток йде по шляху ускладнення організації і освіти підсистем в структурі системи. У природі всі форми поведінки систем - від елементарної реакції до глобальної еволюції - істотно нелінійні. Важливою особливістю еволюції складних систем є
нерівномірність, відсутність монотонності. Періоди поступового накопичення незначних змін іноді перериваються різкими якісними стрибками, істотно змінюють властивості системи. Зазвичай вони пов'язані з так званими точками біфуркації - Роздвоєнням, розщепленням колишнього шляху еволюції. 0т вибору того чи іншого продовження шляху в точці біфуркації дуже багато залежить, аж до появи і процвітання нового світу частинок, речовин, організмів, соціумів або, навпаки, загибелі системи. Навіть для вирішальних систем результат вибору часто непередбачуваний, а сам вибір в точці біфуркації може бути обумовлений випадковим імпульсом. Будь-яка реальна система може бути представлена ??у вигляді деякого матеріального подібності або знакового образу, т. Е. Відповідно аналогової або знакової моделлю системи. Моделювання неминуче супроводжується певним спрощенням і формалізацією взаємозв'язків в системі. Ця формалізація може бути
здійснена у вигляді логічних (причинно-наслідкових) і / або математичних (функціональних) відносин. в міру зростання складності систем у них з'являються нові емерджентні якості. При цьому зберігаються якості простіших систем. Тому загальне різноманітність якостей системи зростає в міру її ускладнення (рис. 2.2).

Мал. 2.2. Закономірності змін властивостей ієрархій систем з підвищенням їх рівня (по Флейшманн, 1982):

1 - різноманітність, 2 - стійкість, 3 - емерджентність, 4 - складність, 5 - неідентичність, 6 - поширеність

В порядку зростання активності по відношенню до зовнішніх впливів якості системи можуть бути впорядковані в наступній послідовності: 1 - стійкість, 2 - надійність, обумовлена ??інформованістю про середовище (стійкість), 3 - керованість, 4 - самоорганізація. У цьому ряду кожне наступне якість має сенс при наявності попереднього.

пар Складність структури системи визначається числом п її елементів і числом т

зв'язків між ними. Якщо в будь-якій системі досліджується число приватних дискретних станів, то складність системи С визначається логарифмом числа зв'язків:

C = lgm. (2.1)

Системи умовно класифікуються за складністю наступним чином: 1) системи, що мають до тисячі станів (Про <3), відносяться до простим; 2) системи, що мають до мільйона станів (3 <С <6), являють собою складні системи; 3) системи з числом станів понад мільйон (С> 6) ідентифікуються як дуже складні.

Всі реальні природні біосистеми дуже складні. Навіть в структурі одиничного вірусу число біологічно значущих молекулярних станів перевищує останнє значення.

 
 





Тема - 2. Екологія особини - аутоекологія | Тема - 3. Екологія популяції - демекологія | Тема - 4. Екологія спільнот - сінекологія | Кругообіг речовин і потік енергії в екосистемах | Тема - 5. Вчення про біосфера | Тема 8. Антропогенні фактори виникнення нестійкості в біосфері | Тема 9. соціально екологічні проблеми сучасності | Тема10. Концепція сталого розвитку | Тема11. Взаємодія екології та економіки | Тема12. еколого економічні системи (ЕЕС) і сталий розвиток |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати