Презентация Основы учения о биосфере. Ноосфера. Техногенез онлайн

Содержание слайда: Основы учения о биосфере. Ноосфера. Техногенез

Содержание слайда: Вопросы: 1. Основные задачи биогеохимии как науки 2. Живое вещество и биосфера 3. Некоторые особенности миграции элементов в биосфере. Ноосфера 4. Отличительные признаки ноосферы. Техногенез

Содержание слайда: 1. Биогеохимия как наука Биогеохимия изучает взаимодействие живой и неживой природы в масштабе ландшафта, географической (биогеохимической) провинции, страны, континента, суши и всей биосферы Земли. Земля состоит из ядра и обволакивающих его и друг друга отдельных оболочек, отличающихся по геофизическим и геохимическим свойствам. К внешним оболочкам Земли относится земная кора, состоящая из нескольких сфер - геосфер. Геосферы можно классифицировать по разным признакам.

Содержание слайда: В.И. Вернадский выделял: В.И. Вернадский выделял: 6 термодинамических оболочек, определяемых – температурой и давлением; 8 фазовых оболочек, характеризуемых фазовым состоянием веществ, т.е. твердым, жидким, газообразным, стекловидным и др.; 10 химических оболочек, различающихся химическим составом. Живое вещество - одна из независимых переменных энергетического поля планеты.

Содержание слайда: В. И. Вернадский считал, что в живом веществе основную роль играют не только состав и форма, но и симметрия атомов и молекул. → парагенетический (греч. paragenesis – закономерность в соотношении элементов) признак. В. И. Вернадский считал, что в живом веществе основную роль играют не только состав и форма, но и симметрия атомов и молекул. → парагенетический (греч. paragenesis – закономерность в соотношении элементов) признак. Он выделил 5 парагенетических оболочек. Строение биосферы является результатом взаимодействия космических излучений и энергии планеты → В.И. Вернадский выделил вокруг Земли еще 5 лучистых оболочек.

Содержание слайда: Классификация земных оболочек – геосфер, построенная В.И. Вернадским, 1926 г.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Одной из задач геохимии относится изучение формы нахождения химических элементов. Одной из задач геохимии относится изучение формы нахождения химических элементов. По В.И. Вернадскому (1921), это относительно устойчивые и большие системы химических равновесий элементов. Химические элементы осуществляют непрерывный переход из одной формы нахождения в другую, т.е. мигрируют. Так при незначительном перемещении происходит первый тип миграции химических элементов - изменяется в основном их форма нахождения, например из почвы в растение; при существенном перемещении – третий тип миграции, перемещении элементов с изменением форм их нахождения, например в поверхностных водах металлы могут находиться в растворенном, коллоидном и в минеральном состоянии.

Содержание слайда: В верхних частях земной коры непрерывно происходят эколого-геохимические изменения и химические элементы могут находиться в многочисленных формах, чаще всего в 8: В верхних частях земной коры непрерывно происходят эколого-геохимические изменения и химические элементы могут находиться в многочисленных формах, чаще всего в 8: 1 - состояние рассеяния; 2 - самостоятельные минеральные виды; 3 - изоморфные примеси; 4 - водные растворы; 5 - газовые смеси; 6 - коллоидную и сорбированную формы; 7 - биогенную форму; 8 - техногенные соединения, не имеющие природных аналогов. 6,7 и 8 формы определяют как состояние поверхностных частей земной коры, в первую очередь с точки зрения экологии, так и развитие в этих частях различных эколого-геохимических изменений.

Содержание слайда: Биогенная форма Одна из наиболее сложных, получила развитие только в верхних частях земной коры. Её можно представить как систему химических равновесий элементов животных и растительных организмов.

Содержание слайда: Коллоидная и сорбированная коллоидами формы В этих формах ХЭ находятся только в верхних частях земной коры. Коллоидные системы образуются в результате жизнедеятельности живых организмов, а в последние несколько десятилетий под влиянием деятельности людей (дробление горных пород, сжигание топлива, обработка и износ деталей и механизмов и т.д.). Антропогенез приводит к общей металлизации поверхности Земли, в коллоидах увеличилось содержание металлов → роль коллоидной и сорбированой форм на поверхности Земли существенно возросла. Еще быстрее возрастает значение техногенных соединений, не имеющие природных аналогов.

Содержание слайда: Живое вещество и биосфера Биосфера - особая оболочка нашей планеты, в пределах которой существуют живые (животные и растительные) организмы. Биосфера –живая оболочка Земли, совокупность экосистем, третья парагенетическая оболочка (область жизни коллоидов). Пределы биосферы обусловлены определенными энергетическими, физическими и химическими условиями, при которых может существовать жизнь → охватывает не все оболочки планеты. Биосфера лежит в пределах: одной термодинамической оболочки (второй); трех фазовых оболочек (третьей, четвертой и пятой); трех химических (четвертой, пятой и шестой) двух лучистых (частично второй и третьей).

Содержание слайда: Биосферу подразделяют на три геосферы в зависимости от их фазового состояния: Биосферу подразделяют на три геосферы в зависимости от их фазового состояния: газовую оболочку - атмосферу водную – гидросферу твердую – литосферу

Содержание слайда: Живое вещество Совокупность атомов химических элементов (их соединений), находящихся в биогенной форме. В.И. Вернадский выделяя оболочку земной коры – биосферу, за определяющий параметр использовал не термодинамические показатели и не фазовое состояние вещества, а формы нахождения элементов, а точнее область развития химических элементов, находящихся в биогенной форме.

Содержание слайда: История развития представлений о биосфере в 1786 г. в работе Вик д'Азира указывалось, что жизнью пронизаны верхние части земной коры. в 1875 Эдуард Зюс ввел в науку (в геологию) представление о биосфере как об области земной коры, охваченной жизнью. Основы учения о биосфере были заложены Владимиром Ивановичем Вернадским в начале 20 века.

Содержание слайда: Особенно широко живые организмы распространены в почвах, образуя геосферу - педосферу. Особенно широко живые организмы распространены в почвах, образуя геосферу - педосферу. Образование почв = воздействие живых организмов на минеральный субстрат горных пород + разложение этих организмов. Александр Ильич Перельман назвал почвы царством коллоидов. На границе почв с атмосферой сосредоточена основная масса живого вещества, что подтверждает связь биогенной и коллоидной форм нахождения. Живые организмы развиваются и на поверхности горных пород, проникая в них на различные глубины.

Содержание слайда: Гидробионтами заселен весь Мировой океан присутствуют даже в Мариинской впадине. Гидробионтами заселен весь Мировой океан присутствуют даже в Мариинской впадине. Основную массу воды на нашей планете организмы пропускают, очищая, через себя примерно за 2 млн. лет. Кислород, выделяемый водорослями → водные организмы + в атмосферу, а углекислый газ, выделяемый организмами, поглощается водорослями → океан, биогеохимически отно-сительно автономен, т.к. происходит постоян-ный обмен углекислотой и кислородом между атмосферой и гидросферой + с континентов поступают все химические элементы в различных формах и концентрациях.

Содержание слайда: В атмосфере жизнь обнаружена в тропосфере и в стратосфере. В атмосфере жизнь обнаружена в тропосфере и в стратосфере. Верхняя граница биосферы обуславливается лучистой энергией → озоновый экран (16 км от поверхности Земли на полюсах и до 25 км над экватором). Нижняя граница жизни в литосфере определяется высокой температурой (t = 100 °С непреодолимая преграда), в морях предельная для жизни температура встречается на глубине около 10 км. Живые организмы в трещинах и нефтеносных скважинах могут встречаться на глубине до 3 км от земной поверхности. Захват геосфер жизнью не закончился, человек, может достигать областей, недоступных для остального живого мира. Процессы жизнедеятельности организмов определяют состав атмосферы и осуществляют связь между верхними частями земной коры, атмосферой и гидросферой.

Содержание слайда: ВЫВОД: живое вещество осуществляет связь между всеми частями биосферы, благодаря миграции химических элементов. ВЫВОД: живое вещество осуществляет связь между всеми частями биосферы, благодаря миграции химических элементов.

Содержание слайда: Живое вещество по В.И. Вернадскому - все количество живых организмов планеты как единое целое. химический состав живой и неживой природы → единство природы, но различное соотношение элементов и строение молекул иное. Общее свойство жизни - присутствие в живом веществе активных белковых молекул.

Содержание слайда: С химической точки зрения, живое и биогенное вещество биосферы представлено спиртами, например С2Н5ОН, жирными кислотами, например СН3СООН, аминокислотами, составляющими основу белка, в частности С химической точки зрения, живое и биогенное вещество биосферы представлено спиртами, например С2Н5ОН, жирными кислотами, например СН3СООН, аминокислотами, составляющими основу белка, в частности глицином и метионином:

Содержание слайда: а также пуринами, например, а также пуринами, например, аденином: пиримидинами, например, цитозином:

Содержание слайда: Сахарами - составными частями нуклеиновых кислот, содержащихся в каждой клетке (ДНК – в ядре клетки и РНК – в цитоплазме). Сахарами - составными частями нуклеиновых кислот, содержащихся в каждой клетке (ДНК – в ядре клетки и РНК – в цитоплазме). например, рибоза:

Содержание слайда: Из названных органических соединений образуются сложные молекулы углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот. Из названных органических соединений образуются сложные молекулы углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот. Исходя из среднего химического состава белков, жиров и углеводов: O, C, H, P, N, S, Fe эти элементы составляют основу биофильного ряда. Растворимые элементы, жизненно необходимые организмам, называют биогенными элементами. Элементы и их соединения, требующиеся организмам в сравнительно больших количествах - макробиогенные элементы. Элементы и их соединения, необходимые для жизнедеятельности биосистем, но в крайне малых количествах - микробиогенные элементы.

Содержание слайда: Для растений особенно важны 10 микроэлементов: Для растений особенно важны 10 микроэлементов: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, Co, V. По функциям на три группы: Mn, Fe, Cl, Zn, V – для фотосинтеза. Mo, B, Fe – для азотного обмена. Mn, B, Co, Cu, Si – для других метаболических функций. Все эти элементы, кроме бора, требуются и животным. Животным могут требоваться селен, хром, никель, фтор, йод, олово.

Содержание слайда: В.И. Вернадский: элементы, постоянно присутствующие в живых организмах, выполняют вполне определенные жизненные функции. В.И. Вернадский: элементы, постоянно присутствующие в живых организмах, выполняют вполне определенные жизненные функции. Их содержание в организмах зависит не только от следового состава, но и от химических условий среды обитания, биологической специфики, экологических особенностей организма и других факторов. Биота биосферы обусловливает преобладающую часть химических превращений на планете → преобразующая геологическая роль живого вещества.

Содержание слайда: В.И. Вернадский выделяет пять функций живого вещества в биосфере Газовая функция: обмен живых существ кислородом и углекислым газом с окружающей средой в процессах фотосинтеза и дыхания. Растения способствовали смене восстановительной среды на окислительную в геохимической эволюции планеты и в формировании газового состава современной атмосферы. Контролируют концентрации О2 и СО2, оптимальные для всей современной биоты.

Содержание слайда: Концентрационная функция: пропуская через свое тело воздух и природные растворы → биогенная миграция и концентрирование химических элементов и их соединений. Концентрационная функция: пропуская через свое тело воздух и природные растворы → биогенная миграция и концентрирование химических элементов и их соединений. Окислительно-восстановительная функция связана с биогенной миграцией элементов и концентрированием веществ. Живые клетки под действием ферментов, способны осуществлять многие окислительно-восстановительные реакции в миллионы раз быстрее тех, что протекают в абиогенной среде.

Содержание слайда: Информационная функция: с появлением живых существ на планете появилась и активная («живая») информация, отличающаяся от той «мертвой» информации, которая является простым отражением структуры. Информационная функция: с появлением живых существ на планете появилась и активная («живая») информация, отличающаяся от той «мертвой» информации, которая является простым отражением структуры. Организмы получают, хранят и перерабатывают молекулярную информацию путем соединения потока энергии с активной молекулярной структурой, играющей роль программы → экологический системообразующий фактор. Запас генетической информации во всей биоте биосферы составляет около бит, а полная ее смена в ходе эволюции происходит за лет, или за с. Информационная скорость биологической эволюции приблизительно равна 0,1 бит/с. Пятая функция – биогеохимическая деятельность человека – вещества земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др., для хозяйственных и бытовых нужд человека.

Содержание слайда: Перечисленные функции живого вещества биосферы вместе составляют мощную средообразующую функцию: растений → состав атмосферы →. радиационный и тепловой режим на планете, спектральный состав достигающего поверхности Земли солнечного света. Перечисленные функции живого вещества биосферы вместе составляют мощную средообразующую функцию: растений → состав атмосферы →. радиационный и тепловой режим на планете, спектральный состав достигающего поверхности Земли солнечного света. Растительный покров определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности больших пространств. Живые организмы играют ведущую роль в самоочищении воздуха, рек и озер, от них во многом зависит солевой состав природных вод и распределение химических веществ между сушей и океаном. Благодаря растениям, животным и микроорганизмам создается почва и поддерживается ее плодородие. Средообразующая функция биосферы связана со средорегулирующей функцией – биотической регуляцией окружающей среды (биотический круговорот веществ).

Содержание слайда: Одним из основных свойств биосферы является ее биокосность. Одним из основных свойств биосферы является ее биокосность. Биокосные - системы, в которых живые организмы и неживое, косное вещество взаимосвязаны и взаимообусловлены. биосфера почвы, илы, природные воды, геохимические ландшафты и т. д. на космических станциях возникают техногенные биокосные системы.

Содержание слайда: ВЫВОД: Несмотря на резкую грань между живым и косным веществом, они взаимосвязаны и между ними непрерывно происходит взаимодействие, в результате этих процессов в биосфере созданы условия, наиболее пригодных для жизни и работы людей. Однако эти условия не являются ни одинаковыми для всей биосферы, ни постоянными.