ЛЕКЦИЯ № 28. Человек и биосфера

Учение о биосфере создано Вернадским, опубликовано в 1926 году в труде «Биосфера».

Биолдогическая концепция.

Самые ранние представлениия о биосфере как совокупности живых организмов. Первым термин употребил Ламарк 9биосфера — область жизни).

Милль и Зюсс: «Биосфера — совокупность живых существ».

Ошибка концепции: исследователи отделяли живое от неживого.

Биогеохимическая концепция.

Немецкий ученый Малишотт выдинул идею го том, что биосфера выражается прежде всего в круговороте веществ с участием живых существ.

Докучаев писал о совместном действии климата, живых организмов, минеральной среды в образовании почыв. Наиболее распростарненная концепция.

Термодинамическая концепция.

Биосфера — система, которая обменивается с космосом энергией и подчиняется Ворому Закону термодинамики.

Кибернетическая концепция.

Биосфера — система саморегулирующаяся, которую можно моделировать и изучать протекающие в ней процессы.

Геохимическая концепция.

Живые организмы взаимодействуют между собой и с окружающей средой. Пр этом создаются глубокие метаболические связи с геохимическими факторами. Минеральные вещества идут на построении е скелета, регуляцию осмоса, функции кровеносной системы, велючается в обмен веществ. Изменяется среда — изменяется состав организмов. Дальнейшая разработка концепции принадлежит Вернадскому.

• 1. Его заслуга в том, что он разработал учение о биосфере как глобальной системе Земли, в которой основной ход геохимических и энергетиеских превращений определяетсяживыми организмами.
• 2. Распространил поняие «биосфера» на живые организмы и среду их обитания.
• 3. Создал теорию о живом веществе и геохимической роли живых организмов.
• 4. создал учение о преобразовании биосферы в ноосферу, как результат действий человека.

Основные положения.

Биофера включает живое вещество как совокупность жэивых организмов, биогенное вещество, которое создается, перерабатывается в процессе жизнедеятельности живых организмов: газы, нефть, каменный уголь, известники, сланцы. Косное вещество — образуется без участия живых организмов и абиогенных процессов. В биосферу входят радиоактивные вещества, рассеянные атомы, вещество космического происхождения.

Биосфера имеет несколько уровней. Границы бмиосферы — границы жизни на Земле. Ограничиваются температурой.

Верхняя граница — 20 км выше уровня земли. Тропосфера и нижний слой стратосферы. Нижняя — -20 км (глубина океана +10 км).

Между ними раполагаются литосфера, атмосфера и гидросфера.

Атмосфера включает в себя косное и биогенное вещество. Это важное условие жизни на Земле, т.к. регулирует климат, пропускает УФ-лучи, сохраняет тепло, служит средой для распространения света и звука, является источником кислорода для дыхания. Это среда, ерез которую Земля сообщается с Космосом.

Гидросфера — вся совокупность водных объектов (+почвенные воды. Ледники). Необходима, т.к. все организмы состоят из веществ, находящихся в водной фазе. Все биохимичекие процессы протекают в водной фазе.

Литосфера. Верхняя оболочка Земли. Самый верхний слой — почва. Толщина литосферы под горами составляет — 70−75, а под морем — 6−8 км. Почва — результата взаимодействия 5 факторов (по Докучаеву):

• — геологические породы;
• — климат;
• — живые организмы;
• — рельеф;
• — время.

Через почву проходят обменные процессы энергией и веществами между живыми организмами, литосферой, гидросферой и атмосфкерой.

Живое вещество (о Вернадскому) — совокупность живых организмов. Биосфера — оболочка Земли, состав, энергетика, структура которой определяются деятельностью живых организмов. Вернадский доказал, что живые организмы, когда-то обитавшие и сейчас обитающие на Земле играют роль в геологической эволюции.

Живое вещество распространено неравномерно. В основно — в почве, на ее поверхности и верхней части гидросферы.

На суше выделяют 2 уровня жизни:

• — на поверхности;
• — в глубине.

В воде выделяют 3 уровня:

• — планктон;
• — нектон (плавающие организмы);
• — бентос (на днеглубинные существа).

Биомасса: на суше растений — 99,2%. Животных и микроорганизмов — 0,8%. В океане растений- 6,3%, животных и микроорганизмов — 93,7%,.

По содержанию атомов водорода и кислорода живое вещество ближе к гидросфере, по содержанию углерода, кальция, азота — в живом веществе их концентрация выше, чем в гидросфере.

99% массы живых организмов пиходится на элементы земной коры.

Функции живого вещества.

• 1. Энергетическая.
• 2. Концентрационная.
• 3. Деструктивная.
• 4. Средообразующая.
• 5. Транспортная.

Энергетическая функция — поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при хемосинтезе и передача энергии по пищевым цепям.

Концентрационная функция — способность накапливать химические элементы и использовать их при построении тела.

Деструктивная функция — ми нерализация неживого органического вещества и вовлечение образовавшихся веществ в биотический круговорот.

Средообразующая функция — преодалевание физико-химических параметров среды в результате синтеза и рнаспада.

Транспортная — перенос веществ против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Вернадский: «Живое вещество — самая активная форма материи во Вселенной».

Определение Вернадского.

Биосфера — комплексная геологическая оболочка, состоящая из атмо —, гидро — и литосферы, заселенная и преобразуемая живым веществом.".

Основой равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и энергии, а универсальной структурной единицей — биогеоценоз.

Сукачев разработал учение о биогеоценозе, 1947 год.

Биогеоценоз — растения, животные, микроорганизмы, находящиеся в постоянном контакте и взаимодействии с атмосферой, гидросферой, литосферой. Состоит из биотической части (биоценоз) и абиотической (биотоп).

Биоценоз — совокупноть популяций живых существ, населяю. щих определенную территорию.

Может быть представлен:

• — фитоценозом;
• — зооценозом;
• — микробиоценгозом.

Экотоп может быть педставлшен:

• — атмосферой;
• — почвенными водами;
• — почвой.

Эти части связаны постоянным обменов вещества и энергии.

Биотическая часть — автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — продуценты органических веществ.

Гетеротрофы — консументы, потребители органических веществ. Консументы 1-го порядка — растительноядные, а 2-го порядка — плотоядные организмы. Редуценты разрушают биолгические вещества до простых веществ.

Юлизкое биогеоценозу понятие — экосистема. Экосистема охватывает пространство от капли до поверхности Земли.

Экосистемасовокупность живых организмов и среды, в которой они существуют.

3,5 kvhl/ лет: 300 раз обновлен Мировой океан, 14 млн. раз — обновлен кислород Эволюция биосферы.

Этапы:

• 1. Аиогенный;
• 2. Период биогенеза;
• 3. Период ноогенеза.

Абиогенный период — 4 млрд. лет назад. Включает возникновение органических веществ из неорганических. Образование сахаров, аминокислот, азотистых оснований. Простейшего круговрота кислорода нет.

Период биогенеза — 3 млрд. лет назад. Характеризуется появлением анаэробных гетеротрофов, получающих энергию за счет брожения. Появляется жизнь и смерть, круговорота кислорода нет. Позднее (2 млрд. лет назад) — появляются фотосинтезирующие бактерий, 1% кислорода, первичная атмосфера. 1млрд. лет назад — появляются первые эукариоты, 3−4% кислорода. 600 млн. лет назад — 7% кислорода, появляются многоклеточные организмы. 400 млн. лет назад — накапливается кислород, происходит выход растений на сушу, протекает биологическая эволюция. Немного позденне появляется человек.

Период ноогенеза — решающий фактор эволюции — деятельностьчеловека.

• — изменяет естественный рельеф, геологические и климатические условия;
• — изменяет видовой состав живых существ.

Человек — мощнейшая геологическая сила на Земле.

Ноосфера — сфера разума и новый этап в развитии биосферы (Вернадский). Наука о ноосфере — ноогенетика.

Биосфера без человека существовала, а человек без нее — нет.

Медико-биологические аспекты биогеографических и антропогенных характеристик среды.

Особенности адаптации человека. Главный вопрос экологии — адаптация живых существ к условиям окружающей среды.

Адаптация — процесс установления авновесия со средой. Все виды врожденнойи приобретенной деятельности, которые обеспечиваются организмом.

Адаптации к среде у человека.

• 1) биохимические изменения (акклиматизация, ммунитет);
• 2) биологические реакции (определяются конкретным генотипом, передаются по наследству и дают преимущество всей популяции в целом);
• 3) небиологические (обеспечение себя одеждой, теплом, медицинским обслуживанием).

В процессе эволюции шло приспособление наесления различных географических районов в определенных эколгических нишах до тех пор, пока.

• — морфологические признаки не стали адекватныим в данной среде обитания;
• — не выработалдись генетические устойчивые механизмы адаптации к условиям среды.

Для кажздого человека существует оптимальная экологическая среда обитания окружающая среда в совокупности с наследственностью, оказывающая формообразующее влияние на все системы и структуры оргнизма.

Существует конститциально-генетическая предрастположенность человека к определенным заболеваниям.

Конституция — комплекс индивидуальных отностельно устойчивых, морфологических, физиологических, психических свойств организма, которые обусловлены наследственностью и влиянием внешней среды.

Между людьми сеть различия по фрорме тела — колшичественный сблансированный полиморфизм.

В разных географических регионах имели преимущество разные вариации конституции, ставшие адекватными в разной среде.

Под действием факторов среды изменяется масса тела, площадь поверхности тела. Строение грудное клетки, структура белко, изоферментов, антигшенная структура ткани, генетческий аппарат клетки. Определяются температурой и особенностями питания.

Простейший пример — различие мужчин и женщин.

Делались попытки классифицировать типы сложенияю наиболее полная — система соматотипирования по Шелдону. Выделяют 3 основных типа:

— крайний эндоморфный.

Крупная голова, большой живот, слабые руки и ноги, большое количество жира на плечах и бедрах. Высокое артериальное давлоение, склонность к инфаркту миокарда, поздняя форма диабета, истерии, депрессии.

— крайний мезоморфный тип.

Большая масса мышц и костей, кубическая голова, широкая гнрудная клетка, крупные органы.

— крайний экоморфный.

Худое вытянутое лицо, высокий лоб, узкая грудная клетка, живот, узкое сердце, длинные руки и ноги, мышц мало, поверхность кожи большая, хорошо развита нервная система. Низкое артериальное давление, шизофрения, туберкулехз, страх и тревога.

Обычно — средний тип.

Различные особенности телосложения могут быть объектом отбора в различных условиях среды.

Особенности птания.

Жир: эскимосы- 47%, японцы — 10%.

Потребление белков, жиров, углеводов зависит от социального разсития. Минеральные веществра определяются геохимической средой.

Для выяснения роли геохимической среды на здоровье человека — система биогеохисммического районирования. Она позволила определить эндемические заболевания. Согласно ей биосфера делится на таксоны:

• 1. Регионы биосферы. Крупные участки биосферы, для которых характерен определенный химический состав организмов и определенные эндемические заболевания.
• 2. Субрегионы биосферы. Мелкие территории внутри регшионов, для которых характерна внутренняя однородность, но с соедними они разлчны.
• 3. Биогеохимические провинции. Еще более мелкие территории, которые отличаются от всего региона недостаточностью или избытком химического элемента.
• 4. Фоновые провинции. Содержат химические элементы на пределе пороговых концентраций, но не влияют на организм.

Среднепланетарное содержание химических элементов — Кларк. Избыток или недостаточность химического элемента в среде spsdftn изменение его содержания в организме, чтоможет вызвать определенные заболевания.

Уровская болезнь связана с понижением уровня кальция и пвышением уровня стронция. Это приводит к деформации скелета, укорочеию пальцев, уменьшению длины тела.

Избыток фтора в воде или пчве приводит к крапчаптой эмали зубов — флюорозу. Люди не могут употреблять жесткую пищу. При недостатке фтора развивается кариес.

Дефицит йода — эндемический зоб.

Дефицит меди — медьдефицитное малокровие.

Дефицит ванадия и лития приводит к повышению смертности от атеросклероза и болезней сердца.

Адаптивный тип людейгруппа людей, обладающая нормой биологической реакции на преобладающие условия обитания.

Характеризуется особенностями:

• — не зависит от расовой и этической принадлежности. Это норма реакции, конвергентно возникающая в сходных условиях существования.
• — адаптвные типы формировались на протяжении всей эволюции человека.
• — не представляет собой экологически специализированную форму, т. е. не препятствует возможности существования в других условиях.

В разных зонах Земли существуют различные адаптивные типы людей.

• — тропики. Удлиненная форма тела, увеличена площадь поверхности тела, увеличена поверхность испарения, увеличены потовые железы, специфическая регуляция водно-солевого обмена, повышено артериальное давление, низкий уровень метаболизма, низкая концентрация АТФ.
• — засушливые районы. Понижен основной обмен, повышено содержание гемоглбина (за счет обезвоживания).
• — Арктика. Повышен основной обмен, повышено содержание жиров в сыворотке крови, высокое количество жира под кожей, повышена мышесная масса .
• — умеренный климат. Промежуточные характеристики.