A bioszféra cikkstruktúrája
A bioszféra felépítése. Az ökoszisztéma koncepciója
Chibisova N.V. Dolgan E.K.
A bioszféra fogalmát, mint az élő szervezetek élőhelyét vagy az élet által elfoglalt szférát 1878-ban javasolta az osztrák tudós, E. Suess. Később VI. Vernadszkij közeledett a bioszféra bolygóközegéhez, amelyben az élõ anyag széles körben elterjedt. Az élő anyagot a bolygó termodinamikai, fizikai és kémiai állapotának különleges megnyilvánulásaként tekintik, amely képes arra, hogy az időben és a térben maximális stabilitást biztosítson. A bioszféra nemcsak a Föld külső héja, amelyet az élet vesz körül, hanem szerkezetileg is szervezi. Az élő anyag létezése során mélyen megváltoztatta a bolygó eredeti természetét. Az élet olyan volt, mint ő, maga is alkalmazkodott a környezethez és optimalizálták a feltételeket. A sztratoszférában ózonréteg keletkezett, amely védi az élőlényeket az ultraibolya sugarak és más kozmikus sugárzások katasztrofális hatásaitól.
Korlátozott erőforrások nitrogén-szén, a víz, a levegő, és ásványi táplálkozás élő anyag leküzdeni létrehozásával talajtakaró, a szintézis a nagyon ásványok (nyújtó szorpciós nitrogénvegyületek, foszfor, kalcium, kálium, stb), A hatékonyabb felhalmozódása humusz vegyületek-szerves makro- (C , N, P, Ca, S, K) és mikroelemek (J, Zn, Cu, Co, Se, stb.). A bolygó életének megőrzésére vonatkozó biokémiai értéke szerint a talajtakaró hasonló a sztratoszférában lévő ózonréteghez.
A fotoszintézis az aktív biokémiai energia felhalmozódásának mechanizmusa szerves anyagok tömegében, a talaj humuszában fosszilis tüzelőanyagok formájában.
Az "együttműködés" (szimbiózis) mechanizmusa növények, állatok, rovarok, terméketlen gerinctelenek, mikroorganizmusok kialakulásával, úgynevezett élelmiszerláncok kialakulásával jött létre, és kimutatták kivételes szerepét. Az élelmezési láncok biztosítják a fotoszintetikus energia hosszú távú megőrzését az ökoszisztémákban, valamint az újonnan élő nemzedékek számára szükséges biofehér elemek (C, N, K, S, Ca, Mg stb. Ennek alapján az anyagok biogeokémiai ciklusának legfontosabb vonalai alkotják.
A bioszféra felépítésének modern elképzelései szerint a VI. Vernadszkij, a bioszféra, mint a szervezetek élőhelye és maguk az organizmusok, három részsíkra osztható: az aerobioszféra, a hidrobioszféra és a geobioszféra.
Az aerobioszférát élő organizmusok élik, melynek élettartama a levegő nedvessége. Az aerobioszféra életének korlátozó tényezői a Föld felszínéről felemelkedő vízcseppek és szilárd aeroszolok, valamint a pozitív hőmérsékletek. Az aerobioszféra viszont két szub-szub-szub-szférába bomlik: a tropobioszféra és az altbioszféra.
A hidrobioszféra a hidrobázisok által lakott víz globális világa. A hidrobioszféra magában foglalja az aquabioszférát - a kontinentális, főként friss, vizek és tengeri bioszféra világát (tenger és óceán világát).
A geobioszféra a geobionzok lakóhelye, az élet médiuma, amelyre a földi égbolt szolgál. A geobioszféra öt al-alrendszerre oszlik, köztük a litiobioszisztémára.
A bioszféra biológiai spektrumának fokozatos jellege van: közösség, népesség, szervezet, szerv, sejt, gén.
Ábra. 1. Az ökológiai tanulmány tárgya
Meg kell jegyezni, hogy a spektrum nem talál éles határokat (funkcionális értelemben), mivel minden szinten integrálódnak, egymással összekapcsolódva.
Ahogyan a populációkból izolált szervezet nem él hosszú ideig, a közösség nem létezhet, ha az anyagciklus nem fordul elő benne, és az energia nem áramlik be.
Minden egység (bioszisztéma), beleértve minden együtt a helyszínen működő szervezetek (biotikus közösség) és kölcsönhatásban van a fizikai környezet oly módon, hogy az energia áramlását létrehoz egy jól meghatározott szerkezete és forgalomba biotikus anyagok között élő és élettelen részeit képviseli az ökológiai rendszert.
Az ökoszisztéma koncepciója a 3.2 ábrán látható egyszerű modellen megvalósítható, ahol E a hajtóerő, P a tulajdonság, F az áramlás, és Y az interakció.
Ábra. 3.2. Lineáris ökoszisztéma modell
P1 és P2 két olyan tulajdonságot jelöl, amely Y-vel való kölcsönhatás esetén a P3 harmadik tulajdonságát adja, amikor a rendszer energiaforrást kap az E. forrásból.
F1 - F2 - az anyag és az energiaáramlás iránya, amelyből F1 - a bemeneten, és F2 - a kimeneten. Ez a blokkdiagram modellként szolgálhat a szmog képződéséhez a levegőben egy városban.
Р1 és Р2 - szénhidrogének és nitrogén-oxidok (a kipufogógázok két típusának kémiai összetevői). P3 - szmog, amelyet ezekből a komponensekből alakítanak ki a napenergia hatása alatt, így a P3 (szmog) hatása egészségre veszélyesebb, mint a P1 és a P2.
A 3. ábrán látható blokkdiagram 3.2 lineáris ökoszisztémát jellemez. A természetes ökoszisztémák azonban leggyakrabban gyűrűs vagy hurkos szerkezetűek (3.3. Ábra).
Ábra. 3.3. Részben zárt rendszer
Ilyen például a város ökoszisztémája, amelyben erőforrások. És hasznos javakká válnak. B és a keletkező hulladék. C után a feldolgozás újra elindul a termelésbe, ami csökkenti a hulladék mennyiségét (kibocsátás).
Minden ökoszisztémában, a visszacsatolás figyelembevételével, négy fő összetevő található: az energiaáramlás, az anyagok ciklusa, a közösség és a visszacsatolási szabályozási kör. A napenergia áramlását, amely áthalad az ökoszisztémán, részben átalakul a közösség, és minőségi szinten magasabb szintre kerül, átalakulva a szerves anyag kémiai kötésének energiájává. A napenergia jelentős része lebomlik (a rendszer hő - hőáramlás formájában távozik). Az energia felhalmozódhat, átalakulhat, de nem használható újra. Azonban a tápanyagokat (biogén elemeket) és a vizet sokszor használják!
Meg kell jegyezni az ökoszisztéma kibernetikus természetét, azaz az energiaáramlás mellett az anyagok ciklusát olyan információs hálózatok jellemzik (fizikai és kémiai jelek, amelyek összekapcsolják a rendszer minden részét és egyetlen egységként irányítják).
A visszacsatolás alapelve nagymértékben meghatározza az ökoszisztémák stabilitását. Megkülönböztetik az ellenállást és az elasztikus stabilitást.
Ellenállás - az ökoszisztéma képessége, hogy ellenálljon a jogsértéseknek, fenntartva a szerkezetét és változatlan működését.
Elasztikus - a szerkezet és a funkciók utáni helyreállítása sérült.
Általában az ökoszisztémák természetes (rét, tundra, sivatag, erdő, tó, tenger, óceán) és mesterséges (város, agroökoszisztéma, akvárium, űrhajó) részekre oszthatók.
A szerkezeti jellemzők szerint:
1. Talaj: tundra, sztyepp, lepel, tűlevelű erdők, trópusok