Evoluția biosferă și factorii săi de stabilitate.
1. Conform conceptelor moderne, biosfera - este un mediu special al Pământului, conține totalitatea organismelor vii și partea substanței a planetei, care este în schimb continuu cu aceste organisme.
Aceste puncte de vedere se bazează pe învățăturile Vernadsky (1863-1945) ale biosferei, este cea mai mare dintre generalizările în domeniul științelor naturii în secolul al XX-lea. Importanța excepțională a învățăturilor sale în toată creșterea sa manifestat în a doua jumătate a secolului trecut. Acest lucru a fost facilitat de dezvoltarea ecologiei, și în special a mediului la nivel global, care este conceptul fundamental al biosferei.
Doctrina VI Vernadsky pe biosferă - o învățătură fundamentală holistică. Organic legat de cele mai importante probleme de conservare și dezvoltare a vieții de pe Pământ, care marchează o nouă abordare a studiului planetei ca un sistem de auto-reglare în curs de dezvoltare în trecut, prezent și viitor.
Pe noțiunile de VI Vernadsky, biosfera include:
· Materia vie (de exemplu, toate organismele vii)
· Biogene (de exemplu, cărbune, calcar, petrol, etc.)
• Atingeți (care trăiesc în educația sa nu ia parte, cum ar fi roci magnetice)
· Biokosnyh (create cu ajutorul organismelor vii)
· Origine cosmică (meteoriți)
Toate șapte dintre aceste diferite tipuri de substanțe legate de punct de vedere geologic.
Cea mai importantă parte a biosferei Vernadsky sunt înțelegerea originii și a dezvoltării sale. Biosphere modernă a apărut imediat, ci ca urmare a evoluției pe termen lung (Tabelul 8.1). În abiotic interacțiune constantă și factorii biotici. Primele forme de viață, pare să fi fost prezentate de bacterii anaerobe. Cu toate acestea, rolul materiei vii de creație și transformarea a fost realizată numai odată cu apariția în autotrophs fotosintetice biosferei - cianobacteriilor și algele albastre-verzi, iar apoi aceste alge și plante terestre (Eucariotele), care a fost de o importanță decisivă pentru formarea biosferă moderne. Activitatea acestor organisme a condus la acumularea în biosferă de oxigen liber, care este considerat ca fiind unul dintre cele mai importante etape ale evoluției.
Dezvoltarea în paralel și heterotrofe, și mai presus de toate - animalele. Important în dezvoltarea lor sunt accesul la terenuri și soluționarea continentele, și în cele din urmă apariția omului.
Ideea unui zhatom VI Vernadsky despre evoluția biosferei pot fi rezumate după cum urmează:
1. Inițial sa format litosfera - un precursor al mediului înconjurător și apoi, după apariția vieții pe teren - biosfera.
2. văzut niciodată azoynye epoci geologice (de exemplu, privarea de viață) de-a lungul istoriei geologice a Pământului. În consecință, materia vie modernă este genetic legate de materia din epoci geologice trecute de viață.
3. Organismele vii - principalul factor de migrare a elementelor chimice în scoarța terestră, „cel puțin 90% în greutate din masa materialului său în caracteristicile sale esențiale, din cauza vieții.“
4. o activitate grandios efect geologice organisme, datorită faptului că numărul lor este infinit de mare și acestea sunt, practic, într-un interval de timp infinit de mult.
5. Un factor major de conducere pentru procesele de dezvoltare din biosferă este energia biochimică a materiei vii.
Punctul culminant al creativității VI Vernadsky a fost doctrina noosfera, și anume sfera rațiunii.
În general, doctrina biosferă Vernadsky a pus bazele ideilor moderne despre relația și interacțiunea dintre viață și natură nu trăiesc. Semnificația practică a doctrinei biosferei este enorm. Astăzi, servește ca fundament științele naturii de management de mediu și de protecție a mediului.
Biodiversitatea biosferei, ca urmare a evoluției sale.
Biodiversitatea - varietatea vieții în toate manifestările sale. Într-un sens mai restrâns, o biodiversitate înțeleg diversitate la trei niveluri ale organizației: diversitatea genetică (diversitatea de gene si variantele lor - alele), diversitatea speciilor în ecosisteme, și în cele din urmă, diversitatea sistemelor. A. V. Markovym și A. V. Korotaevym sa demonstrat aplicabilitatea modelelor hiperbolice de feedback pozitiv pentru descrierea matematică a macrodynamics diversității biologice
Valoarea biodiversității în cadrul speciei, și în întreaga biosferă recunoscut în biologie unul dintre principalii indicatori ai vitalității (vitalității) speciile și ecosistemul în ansamblu și a fost numit „Principiul diversității biologice.“ Într-adevăr, la caracteristici ridicate de uniformitate de indivizi din cadrul unei specii (om și plante și microbi) orice modificare semnificativă a condițiilor externe (vremii, epidemii, schimbări în hrana pentru animale și așa mai departe.) Este un impact mai important asupra supraviețuirii speciilor decât în cazul în care acesta din urmă are un grad mai mare de diversitatea biologică. Același lucru (la un alt nivel) se referă la specia bogăție (biodiversitate) în biosferă în ansamblul ei.
Într-o perioadă relativ scurtă de dezvoltarea ecosistemelor () și succesiuni în evoluția pe termen lung a ecosistemelor, cum ar fi Biosfera, asupra proceselor care au loc în ele este influențată de:
· Alogen factori (externi) - geologice și climatice;
· Autogene procese (interne) sunt cauzate doar componente vii. Datorită acțiunii și interacțiunii dintre acești factori s-au format pe intraspecifice diversității biologice, interspecifice și nivelurile biosferic. Baza stabilității biosferei (ecosferei) - o varietate de componente ale ecosistemului său.
Cele mai simple anaerobii, care au constituit primele ecosisteme de pe Pământ, au fost formate din aceste substanțe organice și, eventual, alte sintetizate sub influența radiațiilor ultraviolete puternice. Apoi, încă nu există oxigen în atmosferă și, prin urmare, stratul de ozon, care acum este o barieră în calea acestei radiații.
Primele autotrophs au început procariote - algele albastre-verzi, și, eventual, cianobacterii. Apoi 1.5-2 miliarde. Cu ani în urmă, a apărut primele eucariotele unicelulare și, ca urmare a regulii inițiale a r-selecție, a existat o explozie masivă populație de alge autotrofe, ceea ce duce la un exces de oxigen în apă și în eliberarea atmosferă. A existat o schimbare în atmosferă reducerea oxigenului, ceea ce a contribuit la dezvoltarea organismelor eucariote și apariția unor organisme multicelulare 1,4 miliarde. Cu ani în urmă.
Din istoria atmosferei este clar că oamenii sunt absolut dependente de alte organisme care trăiesc în mediul în care trăiește. Numai prin capacitatea lor de a trăi și de diversitatea lor depinde de stabilitatea atmosferei, și, prin urmare biosfera.
Cuplarea de selecție de grup și evoluția crescută a biodiversității, să stabilească anumite relații între ele ca și cea între pământ și apă, și chiar între cele două tipuri. Toate acestea conduc împreună la creșterea stabilității biosferei ca un ecosistem la nivel mondial.
2. Co-evoluția - evoluția comună a speciilor care interacționează într-un ecosistem. Modificările care afectează orice semne ale aceleiași specii, ca rezultat modificări în alta sau alte specii. În primul rând a introdus conceptul de co-evoluție a NV Timofeev-Resovsky în 1968.
Cel mai comun exemplu este reacția co-evoluție în „prădător-pradă“. Dispozitivele de victime pentru a contracara agresive contribuie prădători formularea depășirea mecanismelor acestor dispozitive. coexistența pe termen lung a prădătorilor și a interacțiunii prada conduce la formarea unui sistem în care ambele grupuri au persistat în zona de studiu. Încălcarea unui astfel de sistem de multe ori duce la consecințe negative asupra mediului.
Un exemplu este interacțiunea coevolution organismele la mutualism. În acest caz, eficiența interacțiunii dintre organisme este importantă pentru supraviețuirea ambelor tipuri de indivizi.
Unul dintre cele mai clare cazuri de co-evoluția speciilor în mutualism este co-evoluția unor plante cu flori și polenizatori lor. Floarea plantei este proiectată astfel încât nectarul se poate obține doar un anumit tip de păsări de insecte sau păsări.
Trebuie remarcat faptul că, deoarece rețeaua de interacțiune între formă ecosistem, toate tipurile incluse în ecosistem, ar trebui să koevolyutsionirovat.
selecție Group - aceasta este selecția naturală în grupuri de organisme, dar nu neapărat cu relații strânse mutualistic. Acesta este un fenomen controversat, foarte complex și în multe privințe. Dar, la o primă aproximare, este o similitudine de selecție a genotipurilor într-o populație, dar nu genotipurile individuale sunt pe moarte, iar întreaga populație și, pe de altă parte, au fost în curs de dezvoltare de noi populații pentru care aceste condiții sunt mai favorabile.
Selecția grupului de asemenea, crește diversitatea și stabilitatea comunităților.
Grupul de selecție în sens restrâns - selecție Mezhdemovy: acționează asupra naturii grup al populației - demo-uri, coenopopulations, populațiile locale.
Dam - un grup de indivizi dintr-o populatie de specii de natură - metapopulație, populația, grupul subpopulații.
reglementarea biotice a mediului - formarea, reglarea și stabilizarea mediului biotei de mediu pentru a optimiza în beneficiul vieții. În cadrul conceptului de reglementare biotic principala caracteristica este capacitatea de specii vii de organisme pentru a efectua munca pentru a menține mediul liveable.
Regulamentul Biotic - programe complexe, ale cărei detalii sunt înregistrate în genomul comunității naturale. Acest program are ca scop menținerea unei comunități special, mediul optim. despre caracteristicile acestui mediu informațiile ar trebui să fie, de asemenea, înregistrate în genomul de specii. Dacă sub influența variațiilor întâmplătoare în condiții externe specii se va schimba programul lor genetic este optim pentru ei pot fi diferite de mediu, noi, care este esența de adaptare. Cu toate acestea, modificări aleatorii in genomul asociat cu adaptarea, nu poate duce la nou program semnificativ care să susțină un mediu nou starea de echilibru. În cazul în care biotei reglementează mediul, schimbări necontrolate de mediu nu se poate întâmpla, și apar nevoi de adaptare. Astfel, adaptarea elimina reglementarea biotice, și vice-versa.
3. noosfera ca o nouă etapă de evoluție a biosferei.
Noosfera ( „plic de gândire“ sfera rațiunii) - cel mai înalt stadiu de dezvoltare a biosferei. Aceasta este sfera interacțiunii dintre natură și societate, într-un om rezonabil pentru a deveni un factor major determinant în dezvoltare.
De ce există conceptul de „noosferă“. Ea a apărut în legătură cu evaluarea rolului omului în evoluția biosferei. Valoarea intrinsecă a învățăturilor noosferă Vernadsky lui este că a dezvăluit rolul geologic de viață, a materiei vii în procesele planetare în crearea și dezvoltarea biosferei și toate varietate de lucruri care trăiesc în ea. Printre aceste creaturi, el individualizata persoana ca o forță puternică geologică. Această forță este în măsură să influențeze cursul proceselor biogeochimice și alte acoperite de expunerea sa la mediul Pământului și spațiul apropierea Pământului. Toate acest mediu sa schimbat foarte mult om din cauza muncii sale. El este capabil să-l reconstruiască în conformitate cu propriile lor idei și nevoi, schimbă faptul că biosfera, care a dezvoltat de-a lungul istoriei geologice a Pământului.
Omul, în conformitate cu VI Vernadsky, face parte din biosfera, sa <<определенной функцией>>. Subliniind relația strânsă a naturii umane, el a admis că condițiile prealabile pentru apariția minții umane a avut loc în timpul animalelor, progenitoare Homo sapiens, și o manifestare a lui a început mulți ani în urmă, la sfârșitul perioadei Terțiar. Dar, ca o nouă forță geologică ar putea manifesta doar un om.
Impactul societății umane în ansamblu cu privire la natura naturii este foarte diferit de efectele altor forme de materie vie. VI Vernadsky a scris: „Înainte de organismele afectate istoria acelor atomi care au fost necesare pentru lor de creștere, de reproducere, de nutriție, de respirație. Omul a extins acest interval, care afectează elementele necesare pentru echipamentele și crearea de forme de viață civilizate „care au schimbat“ ciclurile geochimice de rulare permanente ".
Aceste idei geniale ale Vernadsky a permis unui număr de oameni de știință în viitor, pentru a preveni un astfel de curs al evenimentelor, și în evoluția biosferei, în calitate de co-evoluție dintre societatea umană și natura mediului, cu rezultatul că există noosferă, dar va fi din cauza „noi forme de materie vie în acțiune schimb de atomi de materie cu materie inertă vie ".
Formarea noosfera, conform V. I. Vernadskomu, - un proces lung, dar un număr de oameni de știință cred că omenirea a intrat într-o perioadă de noosferă, deși mulți cred că este prea devreme să vorbim despre asta, pentru că ceea ce se întâmplă în interacțiunea dintre om și natură este dificil de conciliat cu debutul epocii rațiunii. Cu toate acestea, progresul rațiunii umane și gândirea științifică noosfera este evident: ei au trecut dincolo biosfera Pământului, în spațiu și profunzime a litosferei. Potrivit multor oameni de știință - noosfera în viitor va fi o zonă specială a sistemului solar. <<Биосфера перейдет так или иначе, рано или поздно в ноосферу… На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего>> - V. I. revendicat Vernadsky.
Studiul ar trebui să stabilească o relație de co-evoluție a caracteristicilor biosferice ale activității umane prirodopreobrazuyuschey activă. Cu informații detaliate cu privire la natura impactului acestei activități asupra biosferei, va fi posibil să se formuleze limitele performanțelor umane necesare pentru supraviețuirea civilizației.
Biosfera este un sistem non-liniar ambițios. Problema de stabilitate a sistemului, capacitatea sa de a răspunde la stimuli externi, astfel încât acestea să nu fie scoase din starea sa de echilibru intern, este una dintre cele mai importante. În ultimele decenii, rezultatele obținute, care arată capacitatea uimitoare a biosferei de a rezista la perturbații externe, dar aceste abilități nu sunt nelimitate; Prin urmare, una dintre cele mai importante sarcini ale științei este de a stabili astfel de limite de rezistență biosferă la influențe externe.
Biosfera - sistem de auto în curs de dezvoltare complex, care are mai multe feedback-uri pozitive și negative. Sarcina pozitivă a dezvoltării sale, complexitatea tot mai mare și diversitatea elementelor. feedback negativ cauza sistemului de stabilitate (homeostazia) și menținerea echilibrului existent. Informații despre reacțiile pozitive și negative ale biosferă necesare pentru a crea modele de calculator care simulează dinamica dezvoltării sale.
În urmă cu aproximativ 20 ani, la Centrul de Calcul al Academiei de Științe a URSS sub conducerea lui NN Mozaic a fost creat și studiat fundamental nou model computerizat modelul unificatoare modelul de circulație atmosferică și oceanelor cu ciclul carbonului (ciclul de bază realizat în biosferă) cuprinzând biosferă energie. Pentru a dezvolta un astfel de model a fost de a determina modul în care se va comporta în biosferă după ce oamenii au pe ea o varietate de impact pe scară largă.
Rezultatele au fost surprinzătoare. (. De exemplu, energia de impact mai mare de 2,3 mii tone) În toate cazurile în care perturbarea depășește un anumit prag, biosferă nu a mai revenit la starea inițială: circulația atmosferei a fost variată, structura curenților oceanici, distribuția temperaturii și precipitațiilor. Dar cel mai important - a schimbat natura biotei. Poate că va rămâne, dar va fi complet diferit, și că este foarte important, oamenii vor dispărea din biosferă.
Aceste rezultate indică faptul că strategia de supraviețuire umană ar trebui să fie în concordanță cu evoluția biosferei. Potrivit lui NN Mozaic, asigurând co-evoluția omului și Biosfera (sau să pună în aplicare strategii de dezvoltare durabilă) necesită stabilirea bazată pe ecologia noii discipline sintetice, care trebuie să fie programele de științe naturale și economice existente în nemăsurat mai largă în prezent. Crearea unei astfel de știință, în orice caz, nu poate fi amânată, deoarece biosfera a atins limita capacității sale de a rezista influențelor antropice.
Acesta este binevenit faptul că interdicțiile au fost în primul rând pe baza de cercetare de sunet: limitarea emisiilor de CFC-uri care diminuează stratul de ozon; privind emisiile limită coada de carbon care cauzează efectul de seră. Toate aceste interdicții vor fi foarte dureros pentru economie, dar omenirea va fi obligat să le urmeze pentru a se proteja de auto-distrugere. Cel mai dificil pentru multe țări, în conformitate cu NN Moise, va Anticoncepționale și trecerea la o familie cu unul sau doi copii.
O implementare coevolution alternativă, adică Strategia pentru dezvoltare durabilă, a declarat NN Moise va fi criză planetară ecologică, lupta pentru resurse, care, evident, nu este suficient pentru toți, degradarea biosferă și dispariția speciei umane.
Dacă înainte de scopul principal al existenței oricărei formării sociale a fost de a crea un maximum de confort pentru viața omului, iar ideea dominantă a fost antropocentric (om și comoditate în centrul de tot), este acum o condiție prealabilă pentru existența omenirii este conservarea biosferei, casa noastră comună, mediu, deoarece după ce a pierdut biosfera, omul semna propriul său mandat la moarte.