ชีวมณฑลในฐานะระบบนิเวศ ชีวมณฑลในฐานะระบบนิเวศระดับโลก (2) - ชีวมณฑลเชิงนามธรรมในฐานะระบบนิเวศหลัก

ชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศระดับโลก ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ ชีวมณฑลแบ่งออกเป็น geobiosphere, ไฮโดรไบโอสเฟียร์และ แอโรบิสเฟียร์ geobiosphere มีการแบ่งตาม หลักปัจจัยที่ก่อให้เกิดสภาพแวดล้อม: เทอร์ราไบโอสเฟียร์ และ ลิโทไบโอสเฟียร์ - ภายในจีโอไบโอสเฟียร์, มาริโนไบโอสเฟียร์ (มหาสมุทร-โนไบโอสเฟียร์) และอควาไบโอสเฟียร์ - ภายในไฮโดรไบโอสเฟียร์ การก่อตัวเหล่านี้เรียกว่าชั้นย่อย ปัจจัยสำคัญในการสร้างสภาพแวดล้อมในการก่อตัวของพวกมันคือระยะทางกายภาพของสภาพแวดล้อมที่มีชีวิต: อากาศ-น้ำในอากาศในอากาศ, น้ำ (น้ำจืดและน้ำเค็ม) ในไฮโดรไบโอสเฟียร์, อากาศแข็งในเทอราไบโอสเฟียร์ และของแข็งน้ำในลิโทไบโอสเฟียร์ .

ในทางกลับกันพวกมันทั้งหมดแตกออกเป็นชั้น ๆ : แอโรบิโอสเฟียร์ - เข้าไปในโทรโพบิโอสเฟียร์และอัลโตไบโอสเฟียร์; ไฮโดรไบโอสเฟียร์ - เข้าสู่โฟโตสเฟียร์, ดิสโฟโตสเฟียร์ และอัลโฟโตสเฟียร์

ปัจจัยในการสร้างโครงสร้างที่นี่ นอกเหนือจากสภาพแวดล้อมทางกายภาพ พลังงาน (แสงและความร้อน) เงื่อนไขพิเศษสำหรับการก่อตัวและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต - ทิศทางวิวัฒนาการของการแทรกซึมของสิ่งมีชีวิตบนพื้นดิน ลึกลงไป เข้าไปในช่องว่างเหนือ โลกและก้นบึ้งของมหาสมุทรมีความแตกต่างกันอย่างไม่ต้องสงสัย เมื่อรวมกับอะโปบิโอสเฟียร์ พาราไบโอสเฟียร์ และชั้นย่อยและซูปราไบโอสเฟียร์อื่น ๆ พวกมันประกอบกันเป็น "เค้กชั้นแห่งชีวิต" และธรณีสเฟียร์ (นิเวศน์) ของการดำรงอยู่ของมันภายในขอบเขตของเมกะไบโอสเฟียร์ (รูปที่ 12.40)

ข้าว. 12.40. ขอบเขตแนวตั้งของชีวมณฑลและอัตราส่วน

พื้นผิวที่ถูกครอบครองโดยหน่วยโครงสร้างพื้นฐาน

(หลัง เอฟ. รามาด, 1981)

ในแง่ที่เป็นระบบ การก่อตัวที่ระบุไว้เป็นส่วนที่ใช้งานได้ดีในมิติสากลหรือใต้ดาวเคราะห์อย่างแท้จริง ลำดับชั้นทั่วไปของระบบย่อยชีวมณฑลแสดงไว้ในรูปที่ 1 12.41.

ข้าว. 12.41. ลำดับชั้นของระบบนิเวศชีวมณฑล (อ้างอิงจาก N. F. Reimers, 1994)

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า ว่าในชีวมณฑลนั้นมีวัฏจักรของสารที่ค่อนข้างอิสระแปดถึงเก้าระดับภายในการเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบทางนิเวศวิทยาของวัสดุและพลังงานหลักเจ็ดประการและที่แปด - ข้อมูล (รูปที่ 12.42)

ข้าว. 12.42. องค์ประกอบทางนิเวศวิทยา (อ้างอิงจาก N.F. Reimers, 1994)

วัฏจักรของสารทั่วโลก ระดับภูมิภาค และระดับท้องถิ่นไม่ได้ปิด และ "ตัดกัน" บางส่วนภายในลำดับชั้นของระบบนิเวศ พลังงานวัสดุและ "การเชื่อมต่อ" ที่ให้ข้อมูลบางส่วนนี้ทำให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของระบบซุปเปอร์นิเวศวิทยาจนถึงชีวมณฑลโดยรวม

รูปแบบทั่วไปของการจัดระเบียบของชีวมณฑลชีวมณฑลถูกสร้างขึ้นในระดับที่มากขึ้นไม่ใช่จากปัจจัยภายนอก แต่โดยรูปแบบภายใน คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของชีวมณฑลคือปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตซึ่งสะท้อนให้เห็นในกฎการอพยพของอะตอมทางชีวภาพโดย V.I. Vernadsky และเราได้พูดคุยกันในหัวข้อ 12.6

กฎของการอพยพของอะตอมทางชีวภาพทำให้มนุษยชาติสามารถควบคุมกระบวนการทางชีวธรณีเคมีทั้งบนโลกโดยรวมและในภูมิภาคได้อย่างมีสติ

ปริมาณสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลดังที่ทราบกันดีว่าไม่อยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจน รูปแบบนี้ถูกจัดทำขึ้นในรูปแบบ กฎความคงตัวของปริมาณสิ่งมีชีวิตโดย V. I. Vernadsky:ปริมาณของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่กำหนดจะคงที่ ในทางปฏิบัติ กฎหมายฉบับนี้เป็นผลสืบเนื่องเชิงปริมาณของกฎสมดุลไดนามิกภายในสำหรับระบบนิเวศทั่วโลก - ชีวมณฑล เนื่องจากสิ่งมีชีวิตตามกฎของการอพยพของอะตอมทางชีวภาพเป็นตัวกลางพลังงานระหว่างดวงอาทิตย์และโลกดังนั้นปริมาณของมันจะต้องคงที่หรือลักษณะพลังงานของมันจะต้องเปลี่ยนแปลง กฎแห่งความสามัคคีทางกายภาพและเคมีของสิ่งมีชีวิต (ทั้งหมด สิ่งมีชีวิตโลกเป็นหนึ่งเดียวกันทางกายภาพและทางเคมี) ไม่รวมถึงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในคุณสมบัติหลัง ดังนั้นความมั่นคงเชิงปริมาณจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก เป็นลักษณะเฉพาะของจำนวนชนิดครบถ้วน

สิ่งมีชีวิตในฐานะที่สะสมพลังงานแสงอาทิตย์ จะต้องตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอก (จักรวาล) และการเปลี่ยนแปลงภายในไปพร้อมๆ กัน การลดลงหรือเพิ่มปริมาณของสิ่งมีชีวิตในที่หนึ่งของชีวมณฑลควรนำไปสู่กระบวนการที่ตรงกันข้ามในอีกที่หนึ่ง เนื่องจากสารอาหารที่ปล่อยออกมาสามารถดูดซึมโดยสิ่งมีชีวิตที่เหลือ ไม่เช่นนั้นจะมีการสังเกตข้อบกพร่อง ที่นี่เราต้องคำนึงถึงความเร็วของกระบวนการ ซึ่งในกรณีของการเปลี่ยนแปลงของมนุษย์นั้นต่ำกว่าการรบกวนโดยตรงของธรรมชาติโดยมนุษย์มาก

นอกจากความสม่ำเสมอและความสม่ำเสมอของปริมาณสิ่งมีชีวิตแล้วยังสะท้อนให้เห็นอีกด้วย กฎแห่งความสามัคคีทางกายภาพและเคมีของสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติที่มีชีวิตมีการรักษาโครงสร้างข้อมูลและร่างกายอย่างต่อเนื่องแม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงบ้างตามวิวัฒนาการก็ตาม ทรัพย์สินนี้ถูกบันทึกโดย Yu. Goldsmith (1981) และถูกเรียก กฎการอนุรักษ์โครงสร้างของชีวมณฑล -ข้อมูลและร่างกายหรือ กฎข้อแรกของนิเวศน์พลศาสตร์ .

เพื่อรักษาโครงสร้างของชีวมณฑล สิ่งมีชีวิตมุ่งมั่นที่จะบรรลุภาวะเจริญพันธุ์หรือสมดุลทางนิเวศน์ กฎแห่งความปรารถนาในวัยหมดประจำเดือนคือกฎข้อที่สองของระบบนิเวศน์โดย Yu. Goldsmithหมายถึงชีวมณฑลและระดับอื่นๆ ของระบบนิเวศ แม้ว่าจะมีข้อมูลเฉพาะเจาะจง แต่ชีวมณฑลเป็นระบบปิดมากกว่าเขตการปกครอง ความสามัคคีของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลและความคล้ายคลึงของโครงสร้างของระบบย่อยนำไปสู่ความจริงที่ว่าองค์ประกอบสิ่งมีชีวิตในยุคทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกันและต้นกำเนิดทางภูมิศาสตร์ดั้งเดิมที่เกิดขึ้นบนนั้นมีความเกี่ยวพันกันอย่างประณีต การผสมผสานระหว่างองค์ประกอบของการกำเนิด spatiotemporal ที่แตกต่างกันในทุกระดับนิเวศน์วิทยาของชีวมณฑลสะท้อนให้เห็น กฎหรือ หลักการของการสร้างความแตกต่างให้กับสิ่งมีชีวิตการเพิ่มนี้ไม่วุ่นวาย แต่อยู่ภายใต้หลักการของการเสริมระบบนิเวศ ความสอดคล้องของระบบนิเวศ (ความสอดคล้อง) และกฎหมายอื่นๆ ภายในกรอบของนิเวศน์วิทยาของช่างทองยูนี้ กฎข้อที่สามคือหลักการของระเบียบทางนิเวศหรือการร่วมกันทางนิเวศบ่งบอกถึงทรัพย์สินระดับโลกเนื่องจากอิทธิพลของส่วนรวมในส่วนต่างๆ อิทธิพลย้อนกลับของส่วนที่แตกต่างที่มีต่อการพัฒนาของส่วนรวม ฯลฯ ซึ่งโดยรวมแล้วนำไปสู่การรักษาเสถียรภาพของชีวมณฑลโดยรวม

ยืนยันการช่วยเหลือซึ่งกันและกันภายใต้ระเบียบทางนิเวศวิทยาหรือการร่วมกันอย่างเป็นระบบ กฎแห่งความเป็นระเบียบของการเติมพื้นที่และความแน่นอนเชิงพื้นที่:การเติมช่องว่างภายในระบบธรรมชาติเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างระบบย่อยของมันได้รับคำสั่งในลักษณะที่ช่วยให้คุณสมบัติทางสภาวะสมดุลของระบบสามารถรับรู้ได้โดยมีข้อขัดแย้งน้อยที่สุดระหว่างส่วนต่าง ๆ ภายในนั้น จากกฎหมายฉบับนี้ เป็นไปตามที่ว่าการมีอยู่ของอุบัติเหตุที่ "ไม่จำเป็น" ต่อธรรมชาติในระยะยาว รวมถึงอุบัติเหตุที่มนุษย์ต่างดาวสร้างขึ้นนั้นเป็นไปไม่ได้ กฎเกณฑ์ของระบบซึ่งกันและกันในชีวมณฑล ได้แก่ หลักการเสริมระบบซึ่งระบุว่าระบบย่อยของระบบธรรมชาติระบบหนึ่งในการพัฒนานั้นจัดให้มีข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาที่ประสบความสำเร็จและการควบคุมตนเองของระบบย่อยอื่น ๆ ที่รวมอยู่ในระบบเดียวกัน

กฎข้อที่สี่ของนิเวศน์วิทยา โดย Yu. Goldsmith รวมถึงกฎหมายด้วย การควบคุมตนเองและการควบคุมตนเองของสิ่งมีชีวิต:ระบบสิ่งมีชีวิตและระบบที่อยู่ภายใต้การควบคุมของสิ่งมีชีวิตนั้นสามารถควบคุมตนเองและควบคุมตนเองได้ในกระบวนการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม ในชีวมณฑลการควบคุมตนเองและการควบคุมตนเองเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการแบบเรียงซ้อนและลูกโซ่ของการมีปฏิสัมพันธ์ทั่วไป - ในระหว่างการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ (ในความหมายที่กว้างที่สุดของแนวคิดนี้) การปรับตัวของระบบและระบบย่อย วิวัฒนาการร่วมกันในวงกว้าง ฯลฯ ยิ่งไปกว่านั้น กระบวนการทั้งหมดนี้นำไปสู่ผลลัพธ์เชิงบวก "จากมุมมองของธรรมชาติ" - การอนุรักษ์และพัฒนาระบบนิเวศของชีวมณฑลและโดยรวม

การเชื่อมโยงที่เชื่อมโยงระหว่างลักษณะทั่วไปของโครงสร้างและวิวัฒนาการเป็นกฎ การบำรุงรักษาแหล่งที่อยู่อาศัยทั่วโลกโดยอัตโนมัติ:สิ่งมีชีวิตในการควบคุมตนเองและการมีปฏิสัมพันธ์กับปัจจัยที่ไม่มีชีวิต จะรักษาสภาพแวดล้อมของชีวิตที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาโดยอัตโนมัติ กระบวนการนี้ถูกจำกัดด้วยการเปลี่ยนแปลงในระดับจักรวาลและนิเวศโลก และเกิดขึ้นในระบบนิเวศและระบบชีวภาพทั้งหมดของโลก โดยเป็นน้ำตกแห่งการควบคุมตนเองที่ขยายไปสู่ระดับโลก กฎของการบำรุงรักษาแหล่งที่อยู่อาศัยทั่วโลกโดยอัตโนมัติตามมาจากหลักการทางชีวธรณีเคมีของ V.I. Vernadsky กฎของการอนุรักษ์แหล่งที่อยู่อาศัยของสายพันธุ์ความสอดคล้องภายในสัมพัทธ์และทำหน้าที่เป็นค่าคงที่สำหรับการมีอยู่ของกลไกอนุรักษ์ในชีวมณฑลและในเวลาเดียวกันก็ยืนยัน กฎของการเสริมกันของระบบแบบไดนามิก

ผลกระทบจากจักรวาลต่อชีวมณฑลเป็นหลักฐานโดย กฎการหักเหของอิทธิพลของจักรวาล:ปัจจัยทางจักรวาลที่มีอิทธิพลต่อชีวมณฑลและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเขตการปกครองของมันอาจมีการเปลี่ยนแปลงโดยนิเวศน์ของโลก ดังนั้นในแง่ของความแข็งแกร่งและเวลา การสำแดงสามารถอ่อนลงและเปลี่ยนไปหรือแม้กระทั่งสูญเสียผลกระทบโดยสิ้นเชิง ลักษณะทั่วไปที่นี่มีความสำคัญเนื่องจากความจริงที่ว่ามักจะมีผลกระทบแบบซิงโครนัสของกิจกรรมสุริยะและปัจจัยจักรวาลอื่น ๆ ต่อระบบนิเวศของโลกและสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ (รูปที่ 12.43)

ควรสังเกตว่ากระบวนการหลายอย่างบนโลกและในชีวมณฑลแม้ว่าจะอยู่ภายใต้อิทธิพลของอวกาศ แต่วัฏจักรของกิจกรรมสุริยะจะถือว่ามีช่วง 1850, 600,400, 178, 169,88,83,33,22,16, 11.5(11.1 ), 6.5 และ 4.3 ปี ชีวมณฑลเองและส่วนต่างๆ ของชีวมณฑลไม่จำเป็นต้องตอบสนองต่อวงจรเดียวกันในทุกกรณี อิทธิพลของจักรวาลของระบบชีวมณฑลสามารถปิดกั้นได้ทั้งหมดหรือบางส่วน

ข้าว. 12.43. เส้นทางอิทธิพลของจักรวาลต่อชีวมณฑล

กิจกรรมของมนุษย์และ

วิวัฒนาการของชีวมณฑล

E.I. Kolchinsky (1988) ระบุแนวโน้มต่อไปนี้ในวิวัฒนาการของชีวมณฑล: การเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปของมวลชีวมวลและผลผลิตทั้งหมด; การสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมอย่างต่อเนื่องในเปลือกผิวโลก การเพิ่มขึ้นของความจุข้อมูลของชีวมณฑลซึ่งแสดงให้เห็นในการเจริญเติบโตที่เพิ่มขึ้นของรูปแบบอินทรีย์การเพิ่มจำนวนของอุปสรรคทางธรณีวิทยาเคมีและการเพิ่มขึ้นของความแตกต่างของโครงสร้างทางกายภาพและทางภูมิศาสตร์ของชีวมณฑล การเสริมสร้างหน้าที่ทางชีวธรณีเคมีของสิ่งมีชีวิตและการเกิดขึ้นของหน้าที่ใหม่ การเสริมสร้างผลกระทบการเปลี่ยนแปลงของชีวิตในชั้นบรรยากาศ อุทกสเฟียร์ เปลือกโลก และเพิ่มบทบาทของสิ่งมีชีวิตและผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมในกระบวนการทางธรณีวิทยา ธรณีเคมี และภูมิศาสตร์กายภาพ การขยายขอบเขตของวงจรทางชีวภาพ (ไบโอติก) และภาวะแทรกซ้อนของโครงสร้าง ไม่ต้องสงสัยเลยว่ารายการนี้จะต้องรวมถึงผลกระทบการเปลี่ยนแปลงต่อชีวมณฑลของกิจกรรมของมนุษย์ โดยไม่รวมถึงสาขาวิวัฒนาการของชีวมณฑลจากมากไปน้อย - ระบบที่พัฒนาทั้งหมดไม่ได้เป็นอมตะ แต่มี "จุดเริ่มต้น" และ "จุดสิ้นสุด" ของการดำรงอยู่ ดังนั้นหากข้อมูลทางพันธุกรรมไหลเวียนอย่างต่อเนื่องในการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและในจีโนมมนุษย์มียีนจากบรรพบุรุษทั้งหมดของเขาดังนั้นชีวมณฑลก็ประกอบด้วยสายพันธุ์ของอายุทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกัน - "องค์ประกอบไอโอจีโน" หรือ " องค์ประกอบทางชีวภาพ” ของระบบนิเวศ มีการทดแทนเชิงวิวัฒนาการขององค์ประกอบเชิงนิเวศน์ (องค์ประกอบทางชีวภาพ) เหล่านี้บางครั้งภายในกรอบระดับภูมิภาคเป็นการทดแทนที่สมบูรณ์ด้วยการหายตัวไปของรุ่นก่อน

การกำจัดพืชและสัตว์จำนวนมากโดยมนุษย์ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางธรรมชาติได้ ตัวอย่างเช่น การหายตัวไปของสัตว์ใหญ่ในยุคไพลโอซีน ไม่เพียงเกิดขึ้นเนื่องจากการข่มเหงโดยตรงเท่านั้น แต่ยังเป็นผลมาจากการหยุดชะงักของห่วงโซ่อาหาร อาหาร เครือข่ายโดยทั่วไปซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศ การทำลายสายพันธุ์สมัยใหม่ซึ่งเร็วกว่าในระหว่างการตกปลามากเกินไปของ Pliocene ควรและนำไปสู่กระบวนการที่ตรงกันข้ามกับกระบวนการที่ตั้งชื่อโดย E.I. Kolchinsky - ชีวมวลผลผลิตและปริมาณข้อมูลของชีวมณฑลลดลงธรรมชาติของการสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ ในเปลือกผิวโลกมีการเปลี่ยนแปลง เป็นต้น ดังนั้น รูปแบบของวิวัฒนาการของชีวมณฑลจึงต้องพิจารณาทั้งในแง่ก้าวหน้าและถดถอย

ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตเริ่มต้นด้วยการเกิดขึ้นของรูปแบบก่อนชีวิตและสิ่งมีชีวิตของบรรพบุรุษในเวลาต่อมา (รูปที่ 12.44)

ข้าว. 12.44. ลำดับขั้นของซิมไบโอเจเนติกส์

ต้นกำเนิดของเซลล์ยูคาริโอตซ้อนทับ

แผนภูมิต้นไม้ของเซลล์ (คาริโอต)

หมายเหตุ: แสดงขั้นตอนหลายขั้นตอนของการสร้างซิมไบโอเจเนซิสของเซลล์ยูคาริโอต

ตั้งแต่เวลาทางธรณีวิทยานี้ก็เริ่มดำเนินการ หลักการเรดิ:สิ่งมีชีวิตมาจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น มีขอบเขตที่ไม่สามารถผ่านได้ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต แม้ว่าจะมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างต่อเนื่องก็ตาม ต่อจากนั้นลักษณะทั่วไปนี้ได้รับการปรับปรุงใหม่โดย V.I. Vernadsky ในปี 1924 มันเป็นหลักการนี้ที่ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับองค์ประกอบสองเท่าของระบบนิเวศภายในกรอบของรูปแบบเช่นความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านี้ก่อให้เกิดการเกื้อกูลและการติดต่อกันภายในชุมชนทางชีวภาพและการเชื่อมโยงระหว่างไบโอโทปและไบโอซีโนซิส

ในการวิวัฒนาการที่แท้จริง หลักการ Redi แสดงให้เห็นในลักษณะที่หลากหลายมาก - วิธีการเก็งกำไร การก่อตัวของชีวภาพ นิเวศน์ชีวภาพ และระบบนิเวศนั้นมีอยู่มากมาย แม้ว่าจะอยู่ภายใต้กฎทั่วไปของวิวัฒนาการระดับจุลภาคและระดับมหภาคทางชีววิทยาก็ตาม เช่นเดียวกับการสร้างนิเวศน์วิทยา ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนาชีวมณฑล กระบวนการในชีวมณฑลนั้นไม่เหมือนกัน แม้ว่าพวกเขาจะทำตามรูปแบบที่คล้ายคลึงกันก็ตาม การปรากฏตัวของวัฏจักรของสารที่เด่นชัดตาม กฎแห่งการปิดวงจรชีวธรณีเคมีทั่วโลกเป็นทรัพย์สินบังคับของชีวมณฑลในทุกขั้นตอนของการพัฒนา นี่อาจเป็นกฎแห่งการดำรงอยู่ที่ไม่เปลี่ยนรูป ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษ ไม่เพิ่มส่วนแบ่งทางชีววิทยาและไม่ใช่ธรณีเคมี ส่วนประกอบในการปิดวัฏจักรชีวธรณีเคมีของสารการแลกเปลี่ยนทางชีวธรณีเคมีประเภทปัจจุบันประกอบด้วยผู้ผลิตออโตโทรฟ ผู้บริโภคเฮเทอโรโทรฟ และเฮเทอโรโทรฟ - รีดิวเซอร์ ซึ่งมีค่าควบคุมของลิงค์ตรงกลางเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เกิดขึ้นจริงในช่วงกลางยุคครีเทเชียส หากในช่วงแรกของวิวัฒนาการวัฏจักรชีวมณฑลทั่วไปมีชัย - วงกลมการแลกเปลี่ยนชีวมณฑลขนาดใหญ่ (ในตอนแรกเฉพาะภายในสภาพแวดล้อมทางน้ำเท่านั้นจากนั้นแบ่งออกเป็นสองวัฏจักรย่อย - บกและมหาสมุทร) จากนั้นต่อมาก็เริ่มแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ แทนที่จะเป็นสิ่งมีชีวิตที่ค่อนข้างเหมือนกัน ระบบนิเวศของลำดับชั้นต่างๆ และความคลาดเคลื่อนทางภูมิศาสตร์ปรากฏขึ้นและมีความแตกต่างมากขึ้น วงกลมแลกเปลี่ยนขนาดเล็กที่มี biogeocenotic ได้รับความสำคัญ สิ่งที่เรียกว่า "การแลกเปลี่ยนการแลกเปลี่ยน" เกิดขึ้น - ระบบที่กลมกลืนกันของวัฏจักรชีวธรณีเคมีโดยมีความสำคัญสูงสุดขององค์ประกอบทางชีวภาพ

กิจกรรมของมนุษย์นำไปสู่การทำให้ระบบชีวมณฑลเป็นเนื้อเดียวกัน ระบบนิเวศเบื้องต้นกำลังถูก "ลบล้าง" มากขึ้นเรื่อยๆ กลายเป็นระบบเกษตร "ที่ซ้ำซากจำเจ" และภูมิทัศน์ทางวัฒนธรรมที่มีลักษณะทางชีวชีวเคมีที่เหมือนกัน ในเวลาเดียวกัน ระดับความปิดของวัฏจักรชีวธรณีเคมีจะลดลง นี่อาจเป็นความลับของการสะสมในชีวมณฑล และในชั้นบรรยากาศเป็นหลัก ของสิ่งสกปรกที่เป็นก๊าซขนาดเล็ก การปล่อยสารเหล่านั้นซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติในปริมาณที่น้อยลง และโดยปกติแล้วสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เกือบหมดก่อนหน้านี้ ยิ่งสิ่งมีชีวิตมีอิทธิพลต่อสภาพแวดล้อมของชีวมณฑลมากเท่าใด วิวัฒนาการก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น นี้ หลักการของผลกระทบสูงสุดของงานภายนอก, กฎการพัฒนาตนเองของระบบชีวภาพหรือกฎของการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของระบบชีวภาพ,ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2478 โดย E. Bauer: การพัฒนาระบบชีวภาพเป็นผลมาจากการทำงานภายนอกที่เพิ่มขึ้น - ผลกระทบของระบบเหล่านี้ที่มีต่อสิ่งแวดล้อม

การยืนยันทางฟิสิกส์-คณิตศาสตร์ของลักษณะทั่วไปข้างต้นได้มาจาก ทฤษฎีบทของเกณฑ์การเพิ่มเอนโทรปีในชีวมณฑลหรือทฤษฎีบทของ K. S. Trincherได้มาในปี 1964 - การผลิตเอนโทรปีโดยสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลเพิ่มขึ้นถึงเกณฑ์ที่กำหนดโดยสมการ:

, (12.9)

โดยที่ t คือเวลาที่แน่นอน

r - หน่วยของเวลาทางชีวภาพ (ลักษณะระบบ) ;

S sp - เอนโทรปีเฉพาะของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียว

e คือฐานของลอการิทึมธรรมชาติ

สิ่งสำคัญที่นี่คือเอนโทรปีขั้นต่ำเกิดขึ้นเมื่อสารมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอในระบบ กิจกรรมของมนุษย์ขัดขวางความไม่สมดุลนี้ ทำให้สิ่งมีชีวิตเป็นเนื้อเดียวกันหรือแม้กระทั่งการพูดโดยนัย ฉีก "ผิวหนังที่มีชีวิต" ออกจากพื้นโลก ปรับเปลี่ยนกระบวนการเอนโทรปิกและเนเจนโทรปิก

ผลกระทบจากมนุษย์ต่อสิ่งแวดล้อมกลายเป็นการทำลายล้าง วิวัฒนาการถูกบังคับให้ดำเนินไปอย่างกว้างขวางภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก ในอัตราความเร็วที่กำหนดไม่ใช่โดยปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ แต่โดยการเปลี่ยนแปลงของธรรมชาติโดยมนุษย์ กฎการพัฒนาประวัติศาสตร์ของระบบชีวภาพทำงานได้ไม่เต็มที่หรือไม่ได้ผลเลย เนื่องจากบทบาทของอิทธิพลทางชีวภาพต่อสิ่งแวดล้อมลดลงค่อนข้างมาก กิจกรรมของมนุษย์ที่เปลี่ยนแปลงมีอิทธิพลเหนือ (รูปที่ 12.45)

ข้าว. 12.45. ผลกระทบของมนุษย์ต่อธรรมชาติที่แตกต่างกัน

ขั้นตอนการพัฒนาการผลิต:

I - ช่วงเวลาก่อนเวลาใช้ไฟ II - ระยะเวลาจากการใช้ไฟลักษณะและการปรับปรุงเครื่องมือดั้งเดิม (100-10,000 ปีก่อนคริสต์ศักราช) III - ช่วงเวลาของการก่อตัวและการพัฒนาการเกษตรและการเพาะพันธุ์โค (10,000 ปีก่อนคริสต์ศักราช - ศตวรรษที่สิบสี่) IV - ช่วงเวลาของการพัฒนางานฝีมือการเกิดขึ้นและการเติบโตของการผลิตการขยายการผลิตทางการเกษตร (ศตวรรษที่ XV-XVIII) V - ช่วงเวลาของอุตสาหกรรมเครื่องจักร, การพัฒนาภาคส่วนต่าง ๆ ของเศรษฐกิจ (ศตวรรษที่ XIX - ครึ่งแรกของศตวรรษที่ XX) VI - ช่วงเวลาแห่งการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20)

ในที่นี้ หลังจากการทำลายล้างเผ่าพันธุ์โดยตรงแล้ว เราควรคาดหวังที่จะทำลายสิ่งมีชีวิตด้วยตนเอง กระบวนการนี้เกิดขึ้นจริงในรูปแบบของการสืบพันธุ์จำนวนมากของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่ทำลายระบบนิเวศที่มีอยู่ สถานการณ์นี้เป็นอันตรายต่อชีวมณฑลเพียงใด? ทุกอย่างขึ้นอยู่กับจังหวะของการเปลี่ยนแปลง ควรคำนึงว่าวิวัฒนาการของชีวมณฑลไม่สม่ำเสมอ (รูปที่ 12.46) และแม้ว่าวัฏจักรชีวธรณีเคมีจะสมบูรณ์แบบมากขึ้น แต่กระบวนการนี้ก็ดำเนินไปอย่างไม่ราบรื่น

ข้าว. 12.46. เกลียวเวลา

ริบบิ้นเกลียวนี้แสดงให้เห็นประวัติศาสตร์ของโลก 4.5 พันล้านปีอย่างชัดเจน การนับถอยหลังเริ่มต้น (ปลายล่างของเทป) พร้อมกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ของเรา ลูกศรเหล่านี้บ่งบอกถึงช่วงเวลาสำคัญในวิวัฒนาการของชีวิต โดยเผยให้เห็นถึงความเยาว์วัยของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในฐานะกลุ่มที่ครบถ้วน ไม่ต้องพูดถึงมนุษย์ซึ่งมีการดำรงอยู่ประมาณ 1 ล้านปีหรือประมาณนั้น ซึ่งระบุไว้ที่ด้านบนสุดของเทป สเกลส่วนหนึ่งที่ทำเครื่องหมายไว้บนเทปมีอายุประมาณ 4.5 ล้านปี

ทุกวันนี้เราทราบถึงภัยพิบัติทางวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นบนโลกของเรา ตัวอย่างเช่น เมื่อ 650 ล้านปีก่อน วิกฤตทางวิวัฒนาการและระบบนิเวศทำให้เกิดการสูญหายของสาหร่ายเซลล์เดียวหลายสายพันธุ์อย่าง "กะทันหัน" ในช่วงเปลี่ยนผ่านของ 450 ล้านปีก่อน ผู้อาศัยในมหาสมุทรที่สวมชุดเกราะส่วนใหญ่สูญพันธุ์ เมื่อ 230 ล้านปีที่แล้ว สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำขนาดยักษ์หลายสายพันธุ์ได้หายไป และตามมาตรฐานวิวัฒนาการ สัตว์เลื้อยคลานขนาดยักษ์และสิ่งมีชีวิตกลุ่มอื่น ๆ อีกหลายชนิดก็สูญพันธุ์ไปค่อนข้างมาก อย่างรวดเร็ว - 65 ล้านปีก่อน นักวิทยาศาสตร์มีมุมมองที่หลากหลายเกี่ยวกับการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นการสูญพันธุ์ของสัตว์เลื้อยคลานขนาดยักษ์จึงสัมพันธ์กับการระบายความร้อนที่เกิดขึ้นบนโลกอันเป็นผลมาจากการตกของอุกกาบาตดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ (สันนิษฐานว่ามันก่อตัวเป็นปล่องอุกกาบาตที่ใหญ่ที่สุดในดินแดนของเม็กซิโกสมัยใหม่) ภาวะความเย็นจัดทำให้การฟักไข่ของสัตว์เลื้อยคลานหยุดชะงัก และยังสามารถให้ประโยชน์ต่อการวิวัฒนาการของกลุ่มสัตว์ที่ออกหากินเวลากลางคืน และนำไปสู่การสูญพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ชอบความร้อนในเวลากลางวันโดยเฉพาะ แน่นอนว่าสาเหตุของการสูญพันธุ์และกลไกของมันอาจแตกต่างกัน แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตก็นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่มีพลังซึ่งมนุษย์แทบจะไม่สังเกตเห็นได้ สิ่งหนึ่งที่แน่นอนก็คือ สายพันธุ์ต่างๆ ไม่เคยหายไปเพียงลำพัง เครือข่ายอาหารและข้อมูลมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ การปรับโครงสร้างระดับโลกกำลังเกิดขึ้นในทุกระดับของระบบนิเวศ บางชนิดกำลังสูญพันธุ์ บางชนิดกำลังเข้ามาแทนที่ ปรากฏการณ์นี้สะท้อนให้เห็นใน กฎ (หลักการ) ของเหตุการณ์ช็อกร้ายแรง:หายนะทางธรรมชาติหรือทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นทั่วโลก (การประมาณโลกกับวัตถุในจักรวาลขนาดใหญ่อีกดวงหนึ่ง การชนกับดาวเคราะห์น้อย การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างกะทันหัน การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต ฯลฯ) มักจะนำไปสู่การจัดเรียงวิวัฒนาการใหม่ที่มีนัยสำคัญซึ่งค่อนข้างก้าวหน้าสำหรับธรรมชาติ (ปรับตัว กับสภาวะแวดล้อมใหม่) แต่ไม่จำเป็นเสมอไปที่จะเป็นประโยชน์สำหรับสายพันธุ์หรือหมวดหมู่ที่เป็นระบบอื่นๆ รวมถึงสำหรับมนุษย์และกิจกรรมทางเศรษฐกิจของพวกมัน เนื่องจากมีการเร่งความเร็วและการชะลอตัวของวิวัฒนาการจึงมีเช่นกัน หลักการไม่ต่อเนื่องและความต่อเนื่องของการพัฒนาชีวมณฑล:กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการอย่างช้าๆ ในสิ่งมีชีวิตถูกขัดจังหวะโดยธรรมชาติด้วยระยะของการพัฒนาและการสูญพันธุ์อย่างรวดเร็วโดยแทบไม่มีรูปแบบการนำส่ง (บรรพชีวินวิทยา) สิ่งที่น่าสนใจในที่นี้ไม่ใช่กลไกของวิวัฒนาการมากนัก แต่เป็นความจริงของการเร่งกระบวนการวิวัฒนาการและทิศทางที่แตกต่างกัน หากระบบธรรมชาติระดับสูงมีบทบาทนำในการคัดเลือกและพวกเขากำกับวิวัฒนาการจริง ๆ การเปลี่ยนแปลงของมนุษย์ในชีวมณฑลซึ่งเกิดขึ้นที่ความเร็วที่มากขึ้นสามารถเป็นแรงผลักดันให้เร่งการปรับโครงสร้างวิวัฒนาการใหม่ได้ทุกเวลา อันเป็นผลมาจากการปรับโครงสร้างสภาพแวดล้อมครั้งใหญ่บนพื้นดิน มนุษยชาติในฐานะสิ่งมีชีวิตและเศรษฐกิจสังคมแทบจะไม่พร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว อย่างน้อยที่สุดเราต้องการกรอบตัวชี้วัดทั่วไปเพื่อกำหนดว่าอะไรเป็นอันตรายและอะไรยังไม่เป็นอันตรายในระหว่างวิวัฒนาการของสิ่งแวดล้อมและชีวิต ตามที่นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งระบุว่าตัวบ่งชี้ที่สำคัญดังกล่าวอาจเป็นจุดของปาสเตอร์และกฎหนึ่งถึงสิบเปอร์เซ็นต์ ดังที่ทราบจากหัวข้อ 2.3 ประเด็นหลักของแอล. ปาสเตอร์คือช่วงเวลาที่ระดับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกในกระบวนการวิวัฒนาการอยู่ที่ 1% ของระดับออกซิเจนสมัยใหม่ ตั้งแต่เวลานี้เป็นต้นไปชีวิตแอโรบิกเป็นไปได้ซึ่งสอดคล้องกับธรณีวิทยาของ Archean เชื่อกันว่าการสะสมของออกซิเจนเกิดขึ้นอย่างระเบิดในช่วงเวลาประมาณ 20,000 ปี (รูปที่ 12.47)

ข้าว. 12.47. ต้นกำเนิดของออกซิเจนในบรรยากาศ (อ้างอิงจาก E. Odum, 1971)

ประเด็นที่สองของปาสเตอร์ก็คือ ปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกก็เช่นกันใน Archean อยู่ที่ประมาณ 10% ของที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการก่อตัวของโอโซโนสเฟียร์ได้ถูกสร้างขึ้น (รูปที่ 12.48) ความเป็นไปได้ของชีวิตเกิดขึ้นในน้ำตื้นและต่อมาบนบก

ข้าว. 12.48. กลไกการก่อตัวของชั้นโอโซน (ล่าง)

และบทบาทของมันในชั้นบรรยากาศ (ด้านบน) ตามข้อมูลของ E. A. Kriksunov et al., 1995

ประเด็นของปาสเตอร์ เช่นเดียวกับกฎปิรามิดพลังงานของอาร์ ลินเดมันน์ (หัวข้อ 12.7) ให้พื้นฐานสำหรับการกำหนดสูตร กฎหนึ่งถึงสิบเปอร์เซ็นต์เรียกว่ากฎของลินเดมันน์ สิ่งที่เรียกว่า "เลขมหัศจรรย์" 1% เกิดขึ้นจากอัตราส่วนของความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานและ "พลังงาน" ที่จำเป็นในการรักษาเสถียรภาพของสิ่งแวดล้อม ส่วนแบ่งของการบริโภคของการผลิตขั้นต้นทั้งหมดที่เป็นไปได้สำหรับชีวมณฑลนั้นไม่เกินหนึ่งเปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นไปตามกฎของอาร์. ลินเดมันน์ด้วย: ประมาณ 1% ของการผลิตขั้นต้นสุทธิในแง่พลังงานถูกใช้โดยสัตว์มีกระดูกสันหลังในฐานะผู้บริโภคในลำดับที่สูงกว่า หรือประมาณ 10 % โดยสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังเป็นผู้บริโภคในลำดับที่ต่ำกว่า ส่วนที่เหลือเป็นแบคทีเรียและเชื้อราในวงศ์ saprophagous มนุษยชาติทันทีที่ใกล้ถึงศตวรรษที่ 19-20 เริ่มใช้ผลิตภัณฑ์ชีวมณฑลจำนวนมากขึ้น (ในทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ 20 - อย่างน้อย 10%) ก็หยุดพอใจ หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์-บราวน์(ประมาณ 0.5% ของพลังงานทั้งหมดของชีวมณฑล), รูปที่. 12.49 และ 12.50 น.

ข้าว. 12.49. ชีวมณฑลและแบบจำลองการพัฒนาระบบของมนุษย์

ความสัมพันธ์ของพวกเขา (อ้างอิงจาก N.F. Reimers, 1990)

หมายเหตุ: ความหนาของลูกศรภายในวงกลมสะท้อนถึงความแรงของอิทธิพล 1-3 - ระยะของการเปลี่ยนแปลงของธรรมชาติโดยมนุษย์ (อุตสาหกรรม, อภิบาล-เกษตรกรรม, อุตสาหกรรม)

หลักการเลอชาเตอลิเยร์-บราวน์ระบุว่าเมื่ออิทธิพลภายนอกทำให้ระบบออกจากสภาวะสมดุลที่เสถียร สมดุลจะเปลี่ยนไปในทิศทางที่ผลกระทบของอิทธิพลภายนอกอ่อนลง ดังนั้นพืชจึงไม่สร้างชีวมวลเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของ CO 2 ที่เพิ่มขึ้น เป็นต้น การเพิ่มขึ้นของคาร์บอนที่พืชจับกันนั้นพบได้เฉพาะในศตวรรษที่ 19 เท่านั้น

เกณฑ์การบริโภค 5-10% ของปริมาณสารถือว่าเพียงพอซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนในระบบธรรมชาติเมื่อข้ามมัน เป็นที่ยอมรับกันเป็นส่วนใหญ่ในระดับเชิงประจักษ์-ระดับสัญชาตญาณ โดยไม่ต้องแยกแยะรูปแบบและธรรมชาติของการควบคุมในระบบเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นโดยประมาณสำหรับระบบธรรมชาติสามารถแบ่งออกเป็นระบบการจัดการและประชากรประเภทสิ่งมีชีวิตและกลุ่ม สำหรับแบบแรก เกณฑ์สำหรับการออกจากสถานะหยุดนิ่งคือสูงถึง 1% ของการไหลของพลังงานหรือ "บรรทัดฐาน" ของการบริโภค และเกณฑ์สำหรับการทำลายตนเองคือประมาณ 10% ของ "บรรทัดฐาน" นี้ สำหรับระบบประชากร ปริมาณการถอนออกที่เกินค่าเฉลี่ย 10% จะนำไปสู่การออกจากระบบเหล่านี้จากสถานะคงที่

ให้เราใส่ใจกับถ้อยคำที่ว่า "ออกจากสภาวะนิ่ง" สำหรับระบบพลังงานทั่วโลก ผลลัพธ์ดังกล่าวอาจเกิดขึ้นภายใน 0.1-0.2% ของการรบกวนของกระบวนการของดาวเคราะห์ กล่าวคือ เร็วกว่าการหยุดชะงักในการทำงานของหลักการ Le Chatelier-Brown และความผิดปกติทางธรรมชาติที่เห็นได้ชัดเจนเกิดขึ้น เพื่อสนับสนุนสิ่งข้างต้น อาจชี้ให้เห็นว่าการแปรสภาพเป็นทะเลทรายเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในศตวรรษที่ผ่านมา เป็นการยากที่จะพิสูจน์หรือหักล้างความเป็นมนุษย์ของกระบวนการทางสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงสองศตวรรษที่ผ่านมา

การเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการในชีวมณฑลใช้เวลาค่อนข้างน้อย กฎสำหรับการเสริมสร้างบูรณาการของระบบชีวภาพโดย I. I. Shmalgauzenกล่าวว่าในกระบวนการวิวัฒนาการ ระบบทางชีววิทยามีการบูรณาการมากขึ้นเรื่อยๆ โดยมีกลไกการกำกับดูแลที่พัฒนามากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งรับประกันการบูรณาการดังกล่าว N. F. Reimers ในงานของเขา “System Fundamentals of Environmental Management” ชี้ให้เห็นว่าการทำลายลำดับชั้นของระบบนิเวศมากกว่าสามระดับเป็นสิ่งที่ไม่สามารถย้อนกลับได้และเป็นหายนะอย่างแน่นอน เพื่อรักษาความน่าเชื่อถือของชีวมณฑล จำเป็นต้องมีระบบนิเวศที่มีปฏิสัมพันธ์เชิงแข่งขันจำนวนมาก นี่คือวิธีที่ชีวมณฑลพัฒนาขึ้น อิทธิพลจากมานุษยวิทยาขัดขวางกระบวนการนี้ กฎของระบบนิเวศที่หลากหลายเป็นไปตามทั้งจากกฎการทำซ้ำทางนิเวศวิทยาและจากทฤษฎีความน่าเชื่อถือโดยทั่วไป การบูรณาการที่นี่กลายเป็นการ "เลื่อน" ไปตามบันไดลำดับชั้นของระบบนิเวศ

การพัฒนาชีวมณฑลใน

Noosphere - ทรงกลมของจิตใจ

ด้วยการถือกำเนิดของสังคมมนุษย์ภายใต้อิทธิพลของวิวัฒนาการของชีวมณฑลในสภาพปัจจุบันซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบเชิงคุณภาพของชีวมณฑลเองไปสู่การเปลี่ยนผ่านสู่นูสเฟียร์ noosphere เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นขอบเขตของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างธรรมชาติและสังคม ซึ่งกิจกรรมอันชาญฉลาดของผู้คนกลายเป็นปัจจัยหลักในการกำหนดการพัฒนา ชื่อ "นูสเฟียร์"มาจากภาษากรีก “นุส” คือ จิต จึงหมายถึงขอบเขตของจิต แนวคิดของนูสเฟียร์ถูกนำมาใช้ในปี 1927 โดยนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส อี. เลอรอย ซึ่งหมายถึงขั้นตอนทางธรณีวิทยาสมัยใหม่ของการพัฒนาชีวมณฑล E. Leroy ตั้งข้อสังเกตว่าเขามาถึงแนวคิดนี้พร้อมกับเพื่อนนักธรณีวิทยาและนักบรรพชีวินวิทยา P. Thayer de Chardin ซึ่งต่อมาได้พัฒนาแนวคิดของเขาเองเกี่ยวกับ noosphere ในหนังสือ "ปรากฏการณ์ของมนุษย์" ผู้เขียนให้คำจำกัดความของ noosphere ว่าเป็น "ปกใหม่" "ชั้นความคิดที่เกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดยุคตติยภูมิ แผ่ออกไปเหนือโลกของพืชและสัตว์ - นอกชีวมณฑล และเหนือสิ่งอื่นใด”

ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติของกิจกรรมของ V. I. Vernadsky ในฐานะผู้ก่อตั้งหลักคำสอนเรื่องชีวมณฑลนั้นอยู่ในความจริงที่ว่าเขาเป็นคนแรกที่ยืนยันอย่างลึกซึ้ง ความสามัคคีของมนุษย์และชีวมณฑล V.I. Vernadsky ตั้งข้อสังเกตว่าสิ่งมีชีวิตในฐานะพาหะของสติปัญญานั้นถือเป็นส่วนเล็ก ๆ ของชีวมณฑลในแง่ของมวล การเกิดขึ้นของสังคมมนุษย์เป็นผลมาจากการพัฒนาสิ่งมีชีวิตภายในชีวมณฑลในระยะยาว การปรากฏตัวของมนุษย์บนโลกได้กำหนดไว้ล่วงหน้าถึงความหลีกเลี่ยงไม่ได้ของการเกิดขึ้นของสถานะใหม่ของชีวมณฑล - การเปลี่ยนไปใช้ noosphere ซึ่งเป็นเปลือกของจิตใจซึ่งปกคลุมไปด้วยกิจกรรมที่มีจุดมุ่งหมายของมนุษย์เอง ยิ่งกว่านั้น ช่วงเวลาแห่งกิจกรรมที่มีสติของมนุษย์ยังนำหน้าด้วยช่วงเวลาอันยาวนานของการดำรงอยู่อย่างป่าเถื่อน กึ่งป่า และโดยธรรมชาติโดยทั่วไปของเขา ภายในชีวมณฑลนั้น ขอบเขตของกิจกรรมดึกดำบรรพ์ของสังคมมนุษย์เกิดขึ้นในตอนแรกซึ่งมักเรียกกันว่า มานุษยวิทยาเริ่มต้นด้วยการแพร่กระจายของมนุษย์ไปทั่วพื้นผิวอันเป็นผลมาจากการใช้ไฟ มนุษย์สามารถควบคุมไฟได้ จึงค่อนข้างเป็นอิสระจากสภาพอากาศและอาศัยอยู่ทั่วทุกทวีป ยกเว้นทวีปแอนตาร์กติกา ตามการค้นพบทางบรรพชีวินวิทยาที่มีเอกลักษณ์ มนุษย์ซึ่งมีต้นกำเนิดในป่าของแอฟริกากลาง เชี่ยวชาญยุโรป เอเชีย ออสเตรเลีย และด้วยการปรับปรุงร่างกายของเขาเพิ่มเติม ก็ได้เข้าถึงพื้นที่อันกว้างใหญ่ของอเมริกาเหนือและใต้ ในระหว่างการพัฒนากำลังการผลิต มานุษยวิทยาซึ่งรวบรวมกิจกรรมที่เกิดขึ้นเองของสังคมมนุษย์จะต้องเคลื่อนเข้าสู่ noosphere ซึ่งเป็นขอบเขตของกิจกรรมที่มีสติอย่างเป็นกลาง ในยุคสมัยใหม่ การก่อตัวของนูสเฟียร์มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการเรียนรู้รูปแบบต่างๆ ของการเคลื่อนที่ของสสาร โดยเริ่มแรกเป็นกลไก จากนั้นจึงใช้ความร้อน เคมี อะตอม-นิวเคลียร์ ลำดับถัดไปคือการเรียนรู้รูปแบบการเคลื่อนไหวทางชีวภาพ - การสร้างรูปแบบสิ่งมีชีวิตโดยใช้วิธีการและวิธีการของเทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรม นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นของวัฏจักรคุณภาพใหม่ของสารในชีวมณฑล

V.I. Vernadsky ประเมินบทบาทของจิตใจมนุษย์และความคิดทางวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้

1. แนวทางการสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์คือพลังที่มนุษย์เปลี่ยนแปลงชีวมณฑลที่เขาอาศัยอยู่

2. การสำแดงการเปลี่ยนแปลงในชีวมณฑลนี้เป็นปรากฏการณ์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งมาพร้อมกับการเติบโตของความคิดทางวิทยาศาสตร์

3. การเปลี่ยนแปลงในชีวมณฑลนี้เกิดขึ้นโดยอิสระจากเจตจำนงของมนุษย์ตามกระบวนการทางธรรมชาติ

4. และเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่มีชีวิตเป็นเปลือกที่จัดระเบียบของโลก - ชีวมณฑล ดังนั้นการเข้าสู่นั้นในระหว่างการดำรงอยู่ทางธรณีวิทยาของปัจจัยใหม่ของการเปลี่ยนแปลง - งานทางวิทยาศาสตร์ของมนุษยชาติ - จึงเป็นกระบวนการทางธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงของ ชีวมณฑลเข้าสู่ระยะใหม่ สู่สภาวะใหม่ - นูสเฟียร์

5. ในช่วงเวลาแห่งประวัติศาสตร์ที่เรากำลังประสบอยู่นั้น เราเห็นสิ่งนี้ได้ชัดเจนยิ่งกว่าที่เราเห็นมาก่อน ที่นี่ "กฎแห่งธรรมชาติ" ได้รับการเปิดเผยแก่เรา วิทยาศาสตร์ใหม่ - ธรณีเคมีและชีวธรณีเคมี - ทำให้เป็นครั้งแรกที่จะแสดงคุณลักษณะที่สำคัญบางประการของกระบวนการทางคณิตศาสตร์

ข้อสรุปที่ว่าชีวมณฑลจะกลายเป็น noosphere อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้นั่นคือทรงกลมที่จิตใจมนุษย์จะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาระบบ "มนุษย์ - ธรรมชาติ" เรียกว่า กฎแห่ง noosphere โดย V.I. Vernadsky

ต่อจากนั้นผลงานทางวิทยาศาสตร์ของนักวิจัยทั้งในและต่างประเทศจำนวนมากได้อุทิศให้กับวิวัฒนาการของชีวมณฑลและการเปลี่ยนผ่านไปสู่นูสเฟียร์ ดังนั้น M. M. Kamshilov (1974) เมื่อพิจารณาถึงวิวัฒนาการของชีวมณฑล (รูปที่ 12.51):

ข้าว. 12.51. นำเสนอขั้นตอนวิวัฒนาการของชีวมณฑล

ในรูปแบบของการมีส่วนร่วมในวงจรอย่างต่อเนื่อง

รอบ (อ้างอิงจาก M. M. Kamshilov, 1974)

1 - ในวงจร abiotic ขนาดใหญ่ของสาร (A) ชีวมณฑล (B) เกิดขึ้น;

2 - เมื่อชีวิตพัฒนา ชีวิตก็ขยายตัว;

3 - สังคมมนุษย์ปรากฏในนั้น (H);

4 - สังคมมนุษย์เริ่มดูดซับสสารและพลังงานไม่เพียง แต่ผ่านชีวมณฑลเท่านั้น แต่ยังมาจากสภาพแวดล้อมทางชีวภาพโดยตรงด้วย (T)

5 - ชีวมณฑลซึ่งกลายเป็นนูสเฟียร์ (N) เริ่มพัฒนาภายใต้การควบคุมของกิจกรรมของมนุษย์ที่ชาญฉลาด (noogenesis ); การจัดการความสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างสังคมมนุษย์และธรรมชาตินั้นดำเนินการด้วยความช่วยเหลือจาก noogenetics,ชีวิตที่พัฒนาไปตามเส้นทางของการสร้าง noogenesis เชี่ยวชาญเรื่องพลังงานและศักยภาพข้อมูลของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตมากขึ้นเรื่อย ๆ dy แผ่ขยายออกไปนอกโลก (เส้นประ)

ในศตวรรษที่ 20 มีการสะสมข้อเท็จจริงจำนวนมหาศาลในชีวมณฑลและกิจกรรมการผลิตของสังคมมนุษย์ noosphere ที่เกิดขึ้นในลักษณะหลักนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยคุณสมบัติดังต่อไปนี้ (รูปที่ 12.52)

ข้าว. 12.52. ธรณีเคมีของชั้นบรรยากาศ (อ้างอิงจาก D.I. Perelman, 1973)

กระบวนการที่สืบทอดมาจากชีวมณฑล แต่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญใน noosphere: 1 - วงจรทางชีวภาพของอะตอม; 2 - วัฏจักรของน้ำ น้ำ และการอพยพขององค์ประกอบในชั้นบรรยากาศ 3 - การกระจายตัวขององค์ประกอบ - การขุดเงินฝาก ฯลฯ ประมวลผลสิ่งแปลกปลอมในชีวมณฑล: 4 - การผลิตโลหะและองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ไม่เสถียรในสนามอุณหพลศาสตร์ของชีวมณฑล; 5 - การผลิตพลังงานที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ b - การสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่ไม่มีอยู่ในชีวมณฑล (โพลีเมอร์ ฯลฯ )

1. ปริมาณที่เพิ่มขึ้นของวัสดุเปลือกโลกที่ถูกสกัดด้วยเครื่องจักร - การพัฒนาของแหล่งแร่เพิ่มขึ้น ในยุค 90 มันเกิน 100 พันล้านตันต่อปี ซึ่งมากกว่ามวลของวัสดุที่ไหลบ่าจากแม่น้ำลงสู่มหาสมุทรถึง 4 เท่าในระหว่างกระบวนการทำลายล้างแผ่นดิน

2. การใช้ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์แสงจำนวนมากจากยุคธรณีวิทยาในอดีต เพื่อวัตถุประสงค์ด้านพลังงานเป็นหลัก ในเรื่องนี้สมดุลทางเคมีในชีวมณฑลจะเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงทั่วโลกซึ่งย่อมนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชีวมณฑลและปริมาณออกซิเจนอิสระที่ลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

3. กระบวนการในนูสเฟียร์นำไปสู่การสลายพลังงานของโลก และไม่เกิดการสะสม ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของชีวมณฑลก่อนการถือกำเนิดของมนุษย์ เกิดปัญหาพลังงานที่สำคัญเกิดขึ้น

4. ในชั้นบรรยากาศนูโอสเฟียร์ สารถูกสร้างขึ้นในปริมาณมากซึ่งก่อนหน้านี้ไม่มีอยู่ในชีวมณฑล การทำให้เป็นโลหะของชีวมณฑลกำลังเกิดขึ้น

5. ลักษณะของนูสเฟียร์คือการเกิดขึ้นขององค์ประกอบทางเคมีทรานยูเรเนียมใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียร์และพลังงานนิวเคลียร์ ความเชี่ยวชาญด้านพลังงานนิวเคลียร์เกิดขึ้นจากการแตกตัวของนิวเคลียสหนัก ในอนาคตอันใกล้นี้คาดว่าจะได้รับพลังงานแสนสาหัสจากการหลอมรวมของนิวเคลียสแสงซึ่งจะทำให้สามารถละทิ้งแร่ธาตุที่ติดไฟได้เป็นแหล่งพลังงานโดยสิ้นเชิง

6. นูสเฟียร์ไปไกลกว่าชีวมณฑลเนื่องจากมีความก้าวหน้าอย่างมากของการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อวกาศได้ถือกำเนิดขึ้น ซึ่งช่วยให้มนุษย์สามารถเดินทางเกินขอบเขตของโลกได้ การสำรวจอวกาศรอบนอกและอวกาศใกล้เกิดขึ้นพร้อมกับความเป็นไปได้ที่คาดไม่ถึง ความเป็นไปได้พื้นฐานของการสร้างชีวมณฑลเทียมบนดาวเคราะห์ดวงอื่นกำลังถูกสร้างขึ้น

7. ด้วยการก่อตัวของ noosphere ดาวเคราะห์โลกจึงผ่านเข้าสู่สถานะเชิงคุณภาพใหม่ ถ้าชีวมณฑลเป็นทรงกลมของโลก นูสเฟียร์ก็เป็นทรงกลมของระบบสุริยะ นูสเฟียร์ในอนาคตจะกลายเป็นพื้นที่ของระบบสุริยะเพื่อจุดประสงค์ด้านการรับรู้และการผลิตของสังคมมนุษย์

ดังนั้นการพัฒนาตนเองที่วุ่นวายซึ่งอยู่บนพื้นฐานของกระบวนการควบคุมตนเองตามธรรมชาติ จะถูกแทนที่ด้วยกลยุทธ์ที่สมเหตุสมผลซึ่งอิงตามหลักการคาดการณ์และการวางแผน การควบคุมกระบวนการพัฒนาทางธรรมชาติ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการจัดการนี้ควรจะ "นุ่มนวล" และปฏิบัติตามกฎแห่งธรรมชาติและการพัฒนาของสังคมเท่านั้น การก่อตัวของ noosphere สามารถขึ้นอยู่กับความดีและความเข้าใจที่สนใจเท่านั้น และไม่ใช่จากความรุนแรงและความสมัครใจ มนุษยชาติจะต้องแก้ปัญหามากมายที่ยากสำหรับยุคปัจจุบัน แต่เหล่านี้จะแตกต่างจากปัญหาในปัจจุบัน

การบรรยายครั้งที่ 2

ชีวมณฑล. ระบบนิเวศ: ประเภทและส่วนประกอบ

1. ขอบเขตและโครงสร้างของชีวมณฑล

2.หน้าที่ของสิ่งมีชีวิต

3. โครงสร้างและประเภทของระบบนิเวศ

4. องค์ประกอบทางชีวภาพของระบบนิเวศ

5. ปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ

1. จากข้อมูลสมัยใหม่มวลของโลกคือ 5.976 10 24 กก. ปริมาตร - 1.08 1,012 km3 พื้นที่ผิว - 510.2 ล้าน km 2 ขนาดและทรัพยากรธรรมชาติทั้งหมดของโลกจึงมีจำกัด ดังนั้นภารกิจหลักของมนุษย์คือการรักษาสมดุลของระบบนิเวศบนโลก

โลกของเรามีโครงสร้างที่แตกต่างกันและประกอบด้วยเปลือกที่มีศูนย์กลาง (geospheres) - ภายในและภายนอก ส่วนภายในประกอบด้วยแกนกลาง แมนเทิล และส่วนภายนอก ได้แก่ เปลือกโลก (เปลือกโลก) ไฮโดรสเฟียร์ บรรยากาศ และเปลือกที่ซับซ้อนของโลก - ชีวมณฑล

ชีวมณฑล - เปลือกโลกซึ่งมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่อยู่ภายใต้อิทธิพลของพวกมันและถูกครอบครองโดยผลผลิตจากกิจกรรมที่สำคัญของพวกมัน (ถูกเปลี่ยนรูปโดยพวกมัน) ระบบนิเวศของโลกของโลก มันเริ่มก่อตัวพร้อมกับการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตชนิดแรกบนโลก ในกรีนแลนด์ นักวิจัยพบตัวอย่างหินที่มีปริมาณคาร์บอนเพียงเล็กน้อย อายุของกลุ่มตัวอย่างมากกว่า 8 พันล้านปี แหล่งที่มาของคาร์บอนน่าจะเป็นอินทรียวัตถุบางชนิด - ในช่วงเวลานี้มันสูญเสียโครงสร้างไปโดยสิ้นเชิง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าก้อนคาร์บอนนี้อาจเป็นร่องรอยของชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดบนโลก

Jean Baptiste Lamarck นักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 เสนอแนวคิดเรื่องชีวมณฑลเป็นครั้งแรกโดยไม่ได้แนะนำคำศัพท์นั้นด้วยซ้ำ คำว่า "ชีวมณฑล" ถูกเสนอโดยนักธรณีวิทยาชาวออสเตรียและนักบรรพชีวินวิทยา Eduard Suess ในปี 1875 หลักคำสอนที่ครอบคลุมเกี่ยวกับชีวมณฑลถูกสร้างขึ้นโดยนักชีวธรณีเคมีและปราชญ์ V.I. เวอร์นาดสกี้. เป็นครั้งแรกที่เขามอบหมายให้สิ่งมีชีวิตมีบทบาทเป็นพลังการเปลี่ยนแปลงหลักบนโลกโดยคำนึงถึงกิจกรรมของพวกเขาไม่เพียง แต่ในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในอดีตด้วย

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ชีวมณฑลคือความสมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เป็นที่อยู่อาศัยของพืช สัตว์ เห็ดรา และแบคทีเรียมากกว่า 3 ล้านสายพันธุ์ มนุษย์ก็เป็นส่วนหนึ่งของชีวมณฑลเช่นกัน กิจกรรมของเขามีมากกว่ากระบวนการทางธรรมชาติหลายอย่าง ดังที่ V.I. กล่าว Vernadsky: “มนุษย์กลายเป็นพลังทางธรณีวิทยาที่ทรงพลัง”

ชีวมณฑลแทรกซึมเข้าไปในไฮโดรสเฟียร์ทั้งหมด ส่วนบนของเปลือกโลกและส่วนล่างของบรรยากาศ เช่น อาศัยอยู่ในนิเวศน์

อีโคสเฟียร์ – ชุดของระบบนิเวศ คุณสมบัติของโลกในฐานะดาวเคราะห์สร้างเงื่อนไขสำหรับการพัฒนาระบบทางชีววิทยา ในเชิงพื้นที่ ประกอบด้วยชั้นบรรยากาศทั้งหมด ไฮโดรสเฟียร์ และส่วนหนึ่งของเปลือกโลกที่สิ่งมีชีวิตเป็นไปได้ คำนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดย L. Kohl (1958) นอกจากนี้ยังพบคำนี้ในงานของ B. Commoner (1973)

B. กฎนิเวศวิทยาของคอมมอนเนอร์ถูกกำหนดขึ้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 20

กฎหมายฉบับแรก ทุกสิ่งเชื่อมโยงกับทุกสิ่งนี่คือกฎหมายว่าด้วยระบบนิเวศและชีวมณฑล ดึงความสนใจไปที่ความเชื่อมโยงสากลระหว่างกระบวนการและปรากฏการณ์ในธรรมชาติ มีจุดมุ่งหมายเพื่อเตือนผู้คนไม่ให้มีอิทธิพลอย่างฉับพลันต่อแต่ละส่วนของระบบนิเวศ ซึ่งอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด (เช่น การระบายน้ำในหนองน้ำทำให้แม่น้ำตื้น)

กฎข้อที่สอง ทุกอย่างต้องไปที่ไหนสักแห่งนี่เป็นกฎหมายว่าด้วยกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ ของเสียซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องคำนึงถึงทั้งการลดปริมาณและการใช้ในภายหลัง

กฎข้อที่สาม ธรรมชาติ "รู้" ดีกว่านี่คือกฎแห่งการใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างสมเหตุสมผลและมีสติ เราต้องไม่ลืมว่ามนุษย์ก็เป็นสายพันธุ์ทางชีววิทยาเช่นกัน เขาเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติ ไม่ใช่ผู้ปกครองมัน ซึ่งหมายความว่าคุณไม่สามารถพยายามพิชิตธรรมชาติได้ แต่คุณต้องร่วมมือกับมัน แม้ว่าเราจะไม่มีข้อมูลที่ครบถ้วนเกี่ยวกับกลไกและหน้าที่ของธรรมชาติ และหากไม่มีความรู้ที่ถูกต้องเกี่ยวกับผลที่ตามมาจากการเปลี่ยนแปลงของธรรมชาติ แต่ก็ไม่สามารถ "ปรับปรุง" สิ่งใดๆ ดังกล่าวได้

กฎข้อที่สี่ ไม่มีอะไรได้มาฟรีๆนี่คือกฎของการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างมีเหตุผล "...ระบบนิเวศทั่วโลกเป็นเพียงสิ่งเดียวเท่านั้น ไม่มีอะไรได้มาหรือสูญหายได้ และไม่สามารถเป็นเป้าหมายของการปรับปรุงโดยรวมได้" คุณต้องจ่ายพลังงานเพื่อบำบัดของเสียเพิ่มเติม ปุ๋ย - เพื่อเพิ่มผลผลิต สถานพยาบาลและยารักษาโรค - เพื่อทำให้สุขภาพของมนุษย์เสื่อมโทรม ฯลฯ

ตรงกันข้ามกับชีวมณฑล แนวคิดของนิเวศมณฑลรวมถึงลักษณะของสภาพแวดล้อมที่ระบบชีวภาพตั้งอยู่ เช่นเดียวกับพื้นที่ที่สามารถพบสิ่งมีชีวิตได้ (รวมถึงนอกที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ)

ขอบเขตของชีวมณฑล:

■ ขีดจำกัดบนในชั้นบรรยากาศ: 15-20 กม. ถูกกำหนดโดยชั้นโอโซนซึ่งปิดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต

■ ขีดจำกัดล่างของธรณีภาค: 3.5-7.5 กม. ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิของการเปลี่ยนน้ำเป็นไอน้ำและอุณหภูมิของการสลายตัวของโปรตีน แต่โดยทั่วไปการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตจะถูกจำกัดไว้ที่ระดับความลึกหลายเมตร

■ ขอบเขตระหว่างชั้นบรรยากาศและเปลือกโลกในอุทกสเฟียร์: 10-11 กม. กำหนดโดยก้นมหาสมุทรโลกรวมทั้งตะกอนด้านล่างด้วย

สิ่งมีชีวิต - กลุ่มสิ่งมีชีวิตทั้งชุดที่อาศัยอยู่ในโลก สิ่งมีชีวิตคิดเป็นประมาณ 0.01% ของมวลรวมของชีวมณฑล แต่เนื่องจากมีกิจกรรมทางเคมีและธรณีวิทยาสูง จึงเป็นพื้นฐานของชีวมณฑล องค์ประกอบที่กำหนดโดยกิจกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันและ อดีต (ตารางที่ 2.1) แต่นี่เป็นหนึ่งในพลังธรณีเคมีที่ทรงพลังที่สุดในโลก เนื่องจากสิ่งมีชีวิตไม่เพียงแต่อาศัยอยู่ในเปลือกโลกเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนรูปลักษณ์ของโลกอีกด้วย

ตารางที่ 2.1

สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ในพื้นผิวโลกไม่สม่ำเสมอมาก การกระจายตัวขึ้นอยู่กับละติจูดทางภูมิศาสตร์

สารอาหาร- สารที่สร้างและแปรรูปโดยสิ่งมีชีวิต ในระหว่างวิวัฒนาการของสารอินทรีย์ สิ่งมีชีวิตได้ผ่านอวัยวะ เนื้อเยื่อ เซลล์ และเลือดของพวกมันนับพันเท่าในบรรยากาศส่วนใหญ่ ปริมาตรมหาสมุทรทั้งหมดของโลก และแร่ธาตุจำนวนมหาศาล บทบาททางธรณีวิทยาของสิ่งมีชีวิตนี้สามารถจินตนาการได้จากแหล่งสะสมของถ่านหิน น้ำมัน หินคาร์บอเนต ฯลฯ

สารเฉื่อย– ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นโดยไม่มีการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงแร่ธาตุและหินที่ไม่ใช่ทางชีวภาพซึ่งก่อตัวเป็นส่วนใหญ่หรือลึกกว่าชีวมณฑล (นอกขอบเขตชีวิต) หรือภายในชีวมณฑลที่ระดับความลึกหลายกิโลเมตรโดยไม่มีสิ่งมีชีวิตมีส่วนร่วม ตัวอย่างของสสารเฉื่อยคือหินอัคนี หินและแร่ธาตุที่ตายแล้ว (เฉื่อย) โดยมวลจะมีมากกว่ามวลของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดหลายเท่า (ดูตาราง 2.1)

สารไบโอเนิร์ต- สารที่ถูกสร้างขึ้นพร้อมกันโดยสิ่งมีชีวิตและกระบวนการเฉื่อยซึ่งเป็นตัวแทนของระบบสมดุลแบบไดนามิกของทั้งสอง สิ่งเหล่านี้ได้แก่ ดิน ตะกอน เปลือกโลกที่ผุกร่อน ฯลฯ สิ่งมีชีวิตมีบทบาทสำคัญในสิ่งเหล่านี้

สารที่เกิดการสลายกัมมันตภาพรังสี

อะตอมที่กระจัดกระจายเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจากสสารโลกทุกชนิดภายใต้อิทธิพลของรังสีคอสมิก

สารกำเนิดจักรวาลสิ่งมีชีวิตแยกออกจากชีวมณฑลไม่ได้ มันเป็นทั้งหน้าที่ของชีวมณฑลและเป็นหนึ่งในพลังทางธรณีวิทยาที่ทรงพลังที่สุดในโลกโดยทำหน้าที่ต่างๆ

2. ดังที่ A.V. ชี้ให้เห็น ลาโป จำแนกหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตได้ จำแนกหน้าที่หลัก 10 ประการ

1. พลังงานฟังก์ชันนี้เกี่ยวข้องกับการกักเก็บพลังงานในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง การถ่ายโอนผ่านห่วงโซ่อาหาร และการสลายตัว หน้าที่ด้านพลังงานของสิ่งมีชีวิตสะท้อนให้เห็นในหลักการทางชีวธรณีเคมีสองข้อที่ V.I. เวอร์นาดสกี้. ตามข้อแรก พลังงานชีวภาพเชิงธรณีเคมีพยายามดิ้นรนเพื่อการสำแดงสูงสุดในชีวมณฑล หลักการที่สองระบุว่าในกระบวนการวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นมีชีวิตรอดและเพิ่มพลังงานธรณีเคมีให้กับชีวิต

2. แก๊สฟังก์ชั่นนี้แสดงออกมาในความสามารถในการเปลี่ยนแปลงและรักษาองค์ประกอบก๊าซของที่อยู่อาศัยและบรรยากาศโดยรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การรวมคาร์บอนไว้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง และในห่วงโซ่อาหาร ทำให้เกิดการสะสมในสารชีวภาพ (สารอินทรีย์ตกค้าง หินปูน ฯลฯ) ด้วยเหตุนี้ เนื้อหาใน คาร์บอนและสารประกอบของมัน โดยหลักๆ คือไดออกไซด์ (C02) ในบรรยากาศตั้งแต่สิบเปอร์เซ็นต์จนถึง 0.03% ในปัจจุบัน เช่นเดียวกับการสะสมของออกซิเจนในบรรยากาศ การสังเคราะห์โอโซน และกระบวนการอื่นๆ

3. รีดอกซ์ฟังก์ชั่นนี้แสดงออกมาในการเร่งความเร็วภายใต้อิทธิพลของสิ่งมีชีวิตของกระบวนการออกซิเดชั่น (เมื่อมีออกซิเจน) และการลดลง (การสลายตัวของสารอินทรีย์ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน) กระบวนการรีดิวซ์มักมาพร้อมกับการก่อตัวและการสะสมของไฮโดรเจนซัลไฟด์ รวมถึงมีเทน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งนี้ทำให้ชั้นหนองน้ำลึกนั้นไร้ชีวิตชีวาในทางปฏิบัติเช่นเดียวกับเสาน้ำด้านล่างที่สำคัญ (เช่นในทะเลดำ) กระบวนการนี้กำลังดำเนินไปเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์

4. ความเข้มข้นหน้าที่คือความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการรวมองค์ประกอบทางเคมีที่กระจายตัวซึ่งดูดซึมจากสิ่งแวดล้อมในร่างกายของพวกเขาเข้าด้วยกัน สำหรับโลหะบางชนิด เช่น แมงกานีส ความเข้มข้นจะสูงถึง 106 ผลลัพธ์ของกิจกรรมความเข้มข้นคือการสะสมของแร่ธาตุที่ติดไฟได้ หินปูน แร่ ฯลฯ หน้าที่ของสิ่งมีชีวิตนี้ได้รับการศึกษาอย่างครอบคลุมโดยวิทยาศาสตร์แห่งแร่ชีวภาพ สิ่งมีชีวิตที่มีความเข้มข้นถูกนำมาใช้ในการแก้ปัญหาเฉพาะ เช่น เพื่อเพิ่มคุณค่าให้กับแร่ด้วยองค์ประกอบทางเคมีหรือสารประกอบที่เป็นที่สนใจของมนุษย์

5. ตรงข้ามกับผลลัพธ์ กระเจิงการทำงานนี้แสดงออกผ่านกิจกรรมทางโภชนาการและการขนส่งของสิ่งมีชีวิต เช่น การแพร่กระจายของสารเมื่อสิ่งมีชีวิตขับถ่ายอุจจาระ การตายของสิ่งมีชีวิต การเปลี่ยนแปลงของจำนวนเต็ม เป็นต้น

6. ทำลายล้างหน้าที่คือการถูกทำลายโดยสิ่งมีชีวิตและผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต รวมถึงหลังจากการตายของทั้งอินทรียวัตถุที่ตายแล้วและสารเฉื่อย กลไกนี้เกี่ยวข้องกับการไหลเวียนของสาร

7. ขนส่งฟังก์ชั่นนี้แสดงออกมาในการถ่ายโอนสสารอันเป็นผลมาจากรูปแบบการเคลื่อนไหวที่แอคทีฟ บ่อยครั้งที่การเคลื่อนย้ายดังกล่าวเกิดขึ้นในระยะทางอันกว้างใหญ่ เช่น ระหว่างการอพยพและการย้ายถิ่นของสัตว์

8. การก่อตัวของสิ่งแวดล้อมฟังก์ชั่นคือความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการเปลี่ยนพารามิเตอร์ทางเคมีของสิ่งแวดล้อมให้เป็นสภาพความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นสำหรับสิ่งมีชีวิต มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างความมั่นใจในสภาพความเป็นอยู่ของสมาชิกทุกคน รวมถึงมนุษย์ด้วย ดำเนินการผ่านการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบก๊าซในบรรยากาศและองค์ประกอบทางเคมีของไฮโดรสเฟียร์ การก่อตัวของดินและหินตะกอน ความสมดุลของสารและพลังงานในชีวมณฑล การฟื้นฟูสภาพความเป็นอยู่ที่ถูกรบกวนโดยมนุษย์ ฯลฯ

9. การควบคุมสิ่งแวดล้อมฟังก์ชั่น – การควบคุมทางชีวภาพของสิ่งแวดล้อม Biota (การรวมตัวกันของสิ่งมีชีวิตเชิงพื้นที่) สามารถรักษาพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญได้ในระดับคงที่ด้วยความแม่นยำและเป็นเวลานาน แม้ว่าระบบควบคุมจะมีความซับซ้อนก็ตาม ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรควบคุมและทำให้ความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) CO 2 ในชั้นบรรยากาศคงที่ กลไกของระเบียบนี้มีดังนี้ ความเข้มข้นในชั้นบรรยากาศของ CO 2 อยู่ในภาวะสมดุลโดยมีความเข้มข้นในชั้นผิวมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรโดยการควบคุมความเข้มข้นในชั้นผิวมหาสมุทร จะทำให้ความเข้มข้นในบรรยากาศคงที่อย่างแท้จริง

10. ข้อมูลหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล ด้วยการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ตัวแรกที่มีข้อมูล (“สิ่งมีชีวิต”) ปรากฏบนโลก ซึ่งแตกต่างจากข้อมูลที่ “ตาย” ซึ่งเป็นภาพสะท้อนที่เรียบง่ายของโครงสร้าง สิ่งมีชีวิตสามารถรับข้อมูลได้โดยการรวมการไหลของพลังงานเข้ากับโครงสร้างโมเลกุลที่แอคทีฟซึ่งมีบทบาทเป็นโปรแกรม ความสามารถในการรับรู้ จัดเก็บ และประมวลผลข้อมูลระดับโมเลกุลได้มีการวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วในธรรมชาติ และกลายเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการก่อตัวของระบบนิเวศ

ดังนั้นโครงสร้างและหน้าที่ของชีวมณฑลจึงค่อนข้างซับซ้อน แต่จำเป็นต้องสังเกตสิ่งสำคัญ: ไม่มีเปลือกใดที่ประกอบเป็นชีวมณฑลที่สามารถพัฒนาแยกจากเปลือกอื่นได้ การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพใด ๆ ในหนึ่งในนั้นส่งผลกระทบอย่างเพียงพอต่ออีกรายการหนึ่ง

กฎสากลแห่งความสมดุลในชีวมณฑลเป็นหลักการสำคัญของทิศทางในการพัฒนาโลกอินทรีย์และอนินทรีย์ทั้งหมด ความไม่สมดุลในกระบวนการนี้ไม่เพียงแต่เกิดขึ้น (และไม่มากนัก) จากการเปลี่ยนแปลงภัยพิบัติทางธรรมชาติใดๆ ที่เกิดขึ้นบนโลก แต่ยังรวมถึงกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ด้วย ซึ่งไม่เพียงแต่จะสมส่วนกับปัจจัยทางธรรมชาติที่กำลังพัฒนาเป็นหายนะเท่านั้น แต่ยังเกินระดับของการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นอีกด้วย ผลกระทบ.

3. วัตถุทางนิเวศวิทยาเป็นระบบส่วนใหญ่ที่อยู่เหนือระดับสิ่งมีชีวิต (รูปที่ 2.1) เช่น ศึกษาการจัดองค์กรและการทำงานของระบบเหนือสิ่งมีชีวิต: ประชากร ไบโอซีโนส (ชุมชน) ไบโอจีโอซีโนส (ระบบนิเวศ) และชีวมณฑลโดยรวม กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัตถุประสงค์หลักของการศึกษาด้านนิเวศวิทยาคือระบบนิเวศ กล่าวคือ คอมเพล็กซ์ธรรมชาติแบบครบวงจรที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตและถิ่นที่อยู่:

รูปที่ 2.1 โครงสร้างของระบบชีวภาพในชีวมณฑล

(อ้างอิงจาก I.A. Shilov, 1988)

สิ่งมีชีวิต – นี่คือกิจกรรมชีวิตทุกรูปแบบ ในหลักสูตรชีววิทยาของโรงเรียน การจำแนกประเภทที่ใช้บ่อยที่สุดคือการแบ่งอาณาจักรสี่อาณาจักร ได้แก่ แบคทีเรีย เชื้อรา พืช และสัตว์ การจำแนกประเภทที่ซับซ้อนมากขึ้นยังรวมถึงไวรัสและสารประกอบอินทรีย์อย่างง่าย (ฮิวมัส) พืชมีขนาดตั้งแต่พืชลอยน้ำเซลล์เดียวด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่เรียกว่าแพลงก์ตอนพืช ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เช่น ต้นเรดวูด ซึ่งมีถิ่นกำเนิดในทวีปอเมริกาเหนือตะวันตก ขนาดของสัตว์อาจแตกต่างกันตั้งแต่แพลงก์ตอนสัตว์ลอยน้ำที่เล็กที่สุดไปจนถึงช้างแอฟริกาสูง 4 เมตร และวาฬสีน้ำเงินสูง 30 เมตร

แบคทีเรียไม่มีนิวเคลียสของเซลล์ที่ก่อตัวขึ้น ดังนั้นพวกมันจึงรวมกันเป็นอาณาจักรซุปเปอร์ที่เรียกว่าอาณาจักรซุปเปอร์แห่งโปรคาริโอต พืช เห็ดรา และสัตว์มีนิวเคลียสของเซลล์ที่ก่อตัวขึ้น ด้วยเหตุผลนี้พวกมันจึงรวมกันเป็นอาณาจักรซุปเปอร์อาณาจักรเดียว เรียกว่าอาณาจักรซุปเปอร์ยูคาริโอต

ประชากร - กลุ่มสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่ในดินแดนบางแห่ง ตัวอย่างของประชากร ได้แก่ ปลากะพงทั้งหมดในสระน้ำ กระรอกทั่วไปหรือต้นโอ๊กขาวในป่า ประชากรในประเทศใดประเทศหนึ่ง หรือประชากรของโลกโดยรวม ประชากรคือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีพลวัตซึ่งปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมโดยการเปลี่ยนขนาด การกระจายกลุ่มอายุ (โครงสร้างอายุ) และองค์ประกอบทางพันธุกรรม

ดู - กลุ่มประชากรของบุคคลซึ่งมีตัวแทนจริงหรืออาจผสมข้ามพันธุ์กันภายใต้สภาพธรรมชาติ คาดว่ามีสิ่งมีชีวิตประมาณ 3 ถึง 30 ล้านสายพันธุ์ในโลก

สิ่งมีชีวิตหรือประชากรแต่ละชนิดมีที่อยู่อาศัย (พื้นที่): พื้นที่หรือประเภทของพื้นที่ที่พวกมันอาศัยอยู่ กลุ่มพันธุ์พืช สัตว์ และจุลินทรีย์ที่รวมกันเป็นพื้นที่กระจายทั่วไปเรียกว่า สิ่งมีชีวิต ตัวอย่างได้แก่ พืช สัตว์ เห็ดรา ไวรัสที่เติบโตและอาศัยอยู่ในป่า บ่อน้ำ ทะเลทราย หรือพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ

ระบบนิเวศ – ความสัมพันธ์ของชุมชน (biocenosis) กับปัจจัยทางเคมีและกายภาพที่สร้างสภาพแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต (biotope) เป็นเครือข่ายปฏิสัมพันธ์ทางชีววิทยา เคมี และทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา (ไดนามิก) ซึ่งรักษาความมีชีวิตชีวาของชุมชน และช่วยให้ชุมชนปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวอย่างคือป่าผลัดใบในรัสเซียตอนกลางที่มีองค์ประกอบบางอย่างของขยะในป่า ลักษณะดินของป่าประเภทนี้และชุมชนพืชที่มั่นคง และด้วยเหตุนี้ จึงมีตัวชี้วัดปากน้ำที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด (อุณหภูมิ ความชื้น แสง) และ ความซับซ้อนของสัตว์ที่สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมสิ่งมีชีวิตดังกล่าว

ระบบนิเวศ = Biotope + Biocenosis

ขนาดหรือขนาดของระบบนิเวศในธรรมชาติมีความหลากหลายอย่างมาก มีระบบนิเวศน์ขนาดเล็ก (แอ่งน้ำ ลำต้นของต้นไม้ที่เน่าเปื่อย ศพของสัตว์ที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ ตราบใดที่ยังมีสิ่งมีชีวิตในนั้นที่สามารถดำเนินวงจรได้) ระบบนิเวศน์ (ป่า บ่อน้ำ ฯลฯ) ระบบนิเวศมหภาค (มหาสมุทร ทวีป ฯลฯ) ป.) มีระบบนิเวศระดับโลกเพียงแห่งเดียวเท่านั้น - ชีวมณฑล ดังนั้น ระบบนิเวศที่ใหญ่กว่าจึงรวมถึงระบบนิเวศที่มีอันดับต่ำกว่าด้วย

จากข้อมูลของ Yu. Odum (1986) มีระบบนิเวศทางธรรมชาติสามกลุ่ม: บนบก (ไบโอม) น้ำจืดและทางทะเล (รูปที่ 2.2)

รูปที่ 2.2 ระบบนิเวศทางธรรมชาติประเภทหลัก

การจำแนกประเภทขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะ: สำหรับพื้นดิน - ประเภทของพืชพรรณ สำหรับน้ำจืด - คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ ฯลฯ

ระบบนิเวศทั้งใหญ่และเล็กมักไม่มีขอบเขตที่ชัดเจน เขตเปลี่ยนผ่านระหว่างสองระบบนิเวศที่อยู่ติดกันเรียกว่าอีโคโทน อีโคโทนประกอบด้วยตัวแทนของพันธุ์พืช สัตว์ และผู้ทำลายระบบนิเวศทั้งสองที่อยู่ติดกัน

องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตหรือไม่มีชีวิตในระบบนิเวศประกอบด้วยปัจจัยทางกายภาพและเคมีต่างๆ ปัจจัยทางกายภาพที่สำคัญดังที่คุณทราบอยู่แล้ว ได้แก่ แสงแดด ร่มเงา การระเหย ลม อุณหภูมิ และกระแสน้ำ ปัจจัยทางเคมีหลักคือองค์ประกอบทางโภชนาการและสารประกอบในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และเปลือกโลก ซึ่งจำเป็นในปริมาณมากหรือน้อยสำหรับการดำรงอยู่ การเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต

4. ส่วนประกอบทางชีวภาพระบบนิเวศเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทหลักที่ประกอบเป็นองค์ประกอบที่มีชีวิตของระบบนิเวศ ประการแรก สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะถูกแบ่งตามวิธีการให้อาหารเป็นออโตโทรฟและเฮเทอโรโทรฟ

1. สิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิก ใช้แหล่งอนินทรีย์เพื่อการดำรงอยู่จึงเกิดสารอินทรีย์จากอนินทรีย์ สิ่งมีชีวิตดังกล่าวรวมถึงพืชสีเขียวสังเคราะห์แสงของสภาพแวดล้อมบนบกและในน้ำ สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีบางชนิด ฯลฯ เหล่านี้เป็นโรงงานเคมีที่ยอดเยี่ยม

พวกมันสังเคราะห์กลูโคสจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยใช้พลังงานแสง และปล่อยออกซิเจนเป็นผลพลอยได้ ด้วยการออกซิไดซ์ส่วนหนึ่งของกลูโคสเพื่อให้ได้พลังงานเคมีเพิ่มเติมจากกลูโคสที่เหลือและสารอาหารที่สกัดจากดิน พวกมันจะก่อตัวเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนอื่นๆ และเนื้อเยื่อพืชทั้งหมดซึ่งทำให้พวกมันเติบโต

ในทางกลับกัน Heterotrophs ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของสารอินทรีย์สำเร็จรูปแบ่งออกเป็น:

■ saprophytes (เช่น เชื้อรา จุลินทรีย์) การบริโภคอินทรียวัตถุที่ตายแล้ว

อย่างที่คุณเห็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเฮเทอโรโทรฟและออโตโทรฟคือลักษณะทางเคมีของสารอาหารที่พวกมันต้องการ สาระสำคัญของกระบวนการทางโภชนาการก็แตกต่างกันเช่นกัน สิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิคใช้พลังงานเมื่อเปลี่ยนสารอนินทรีย์ให้เป็นสารอินทรีย์ เฮเทอโรโทรฟจะไม่ใช้พลังงานเมื่อให้อาหาร

เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีความหลากหลายทั้งในด้านประเภทและรูปแบบของสารอาหาร พวกมันจึงเข้าสู่ปฏิกิริยาทางโภชนาการ (อาหาร) ที่ซับซ้อนระหว่างกัน ดังนั้นจึงทำหน้าที่ทางนิเวศที่สำคัญที่สุดในชุมชนสิ่งมีชีวิต บางคนผลิตผลิตภัณฑ์ บางคนบริโภคมัน และบางคนเปลี่ยนมันให้อยู่ในรูปแบบอนินทรีย์ โดยปกติจะแบ่งออกเป็นผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลาย การแบ่งส่วนนี้ขึ้นอยู่กับรูปแบบโภชนาการที่โดดเด่นของสิ่งมีชีวิต

ผู้ผลิต(“การเลี้ยงตนเอง”) ผลิตอาหารสำหรับตนเองและจัดหาอาหารให้กับทุกคน - ทั้งผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย เหล่านี้เป็นพืชสีเขียวบนบกที่ผลิตสารอินทรีย์จากอนินทรีย์

ผู้บริโภค– ผู้บริโภคสารอินทรีย์ ผู้บริโภคแบ่งออกเป็นสามประเภทหลักขึ้นอยู่กับแหล่งอาหาร:

■ ไฟโตฟาจ (สัตว์กินพืช) คือผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง โดยกินอาหารเฉพาะพืชที่มีชีวิตเท่านั้น (ทั้งพืชหรืออวัยวะของพวกมัน) เช่น นกกินเมล็ด ดอกตูม และใบไม้ กวางและกระต่ายกินกิ่งไม้และใบไม้ ตั๊กแตนและแมลงหลายชนิดกินทุกส่วนของพืช

■ สัตว์นักล่า (สัตว์กินเนื้อ) เป็นผู้บริโภคลำดับที่สองที่กินเฉพาะสัตว์กินพืช (ไฟโตฟาจ) เช่นเดียวกับผู้บริโภคลำดับที่สามที่กินเฉพาะสัตว์กินเนื้อเท่านั้น แมงมุมและนกที่กินแมลงนักล่าและปลาทูน่าที่กินปลาเฮอริ่งเป็นผู้บริโภครอง เหยี่ยวหรือเหยี่ยวที่ล่างูและสโต๊ต เช่นเดียวกับฉลามที่กินปลาอื่นจัดอยู่ในประเภทผู้บริโภคระดับอุดมศึกษา

■ ยูริฟาจ (สัตว์กินพืชทุกชนิด) ซึ่งสามารถกินได้ทั้งอาหารจากพืชและสัตว์ ตัวอย่าง ได้แก่ หมู หนู สุนัขจิ้งจอก แมลงสาบ และมนุษย์

รีดิวเซอร์ (รีดิวเซอร์) คืนสารจากสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วกลับสู่ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต โดยย่อยสลายอินทรียวัตถุให้เป็นสารประกอบและองค์ประกอบอนินทรีย์อย่างง่าย (CO 2, NO 2, H 2 O) การคืนสารอาหารสู่ดินหรือสิ่งแวดล้อมทางน้ำ จะทำให้วงจรทางชีวเคมีสมบูรณ์ ตัวย่อยสลายมีสองประเภทหลัก: ตัวทำลายและตัวทำลาย

สารพิษจะกินสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วหรือเศษอินทรีย์โดยตรง เหล่านี้รวมถึงปู วงศ์หมาจิ้งจอก ปลวก ไส้เดือน หนอน ตะขาบ มด และแร้ง

ของเสียส่วนใหญ่ในระบบนิเวศ โดยเฉพาะไม้และใบไม้ที่ตายแล้ว ต้องผ่านขั้นตอนการย่อยสลายและการสลายตัว ส่งผลให้โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนแตกตัวเป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่ง่ายกว่า กระบวนการนี้ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของห่วงโซ่อาหารนั้นดำเนินการโดยตัวแยกประเภท - ตัวทำลายล้าง ตัวทำลายประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตสองประเภท - เชื้อราและแบคทีเรียเซลล์เดียวด้วยกล้องจุลทรรศน์ ในทางกลับกัน เชื้อราและแบคทีเรียก็เป็นแหล่งโภชนาการที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิต เช่น หนอนและแมลงที่อาศัยอยู่ในดินและน้ำ ตัวรีดิวซ์คือตัวเชื่อมสุดท้ายในวัฏจักรของสาร

5. ช่องนิเวศวิทยา เป็นความซับซ้อนของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมทางกายภาพ เคมี และชีวภาพทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพบางชนิดในการดำรงชีวิต เติบโต และสืบพันธุ์ในระบบนิเวศที่กำหนด แนวคิดเรื่องโพรงยังรวมถึงบทบาทของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศด้วย การเปรียบเทียบที่รู้จักกันดีระบุว่าที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตคือ "ที่อยู่" ในระบบนิเวศ ในขณะที่ระบบนิเวศเฉพาะคือ "อาชีพ" และ "วิถีชีวิต"

ความรู้เกี่ยวกับระบบนิเวศน์วิทยาช่วยให้เราสามารถตอบคำถามว่าสายพันธุ์กินอะไรที่ไหนและอย่างไรเหยื่อของใครมันพักและแพร่พันธุ์อย่างไรและที่ไหน

ตราบใดที่ระบบนิเวศมีทรัพยากรร่วมกันเพียงพอ สัตว์ต่างชนิดกันก็ใช้ทรัพยากรร่วมกัน อย่างไรก็ตาม หากสิ่งมีชีวิตตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปในระบบนิเวศเดียวกันเริ่มใช้ทรัพยากรที่หายากชนิดเดียวกัน พวกมันจะพบว่าตัวเองอยู่ในความสัมพันธ์ที่มีการแข่งขันระหว่างกัน ช่องทางนิเวศของพวกมันทับซ้อนกันอย่างน้อยก็ในบางส่วน ทรัพยากรที่ขาดแคลนอาจเป็นอาหาร น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ แสงแดด สารอาหารในดิน พื้นที่อยู่อาศัย ที่พักอาศัย หรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญอื่นๆ ตัวอย่างของการแข่งขันแบบเฉพาะเจาะจงคือการต่อสู้ระหว่างหนูสีเทาและหนูดำ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่หนูสีเทาเข้ามาแทนที่หนูดำจากดินแดนที่ใหญ่กว่า เนื่องจากพวกมันปรับตัวเข้ากับการดำรงอยู่ได้ดีกว่า

ปฏิสัมพันธ์แบบเฉพาะเจาะจง หมายถึง การรวมกลุ่มของสัตว์ชนิดเดียวกันออกเป็นกลุ่มที่มีบุคคลตั้งแต่สองคนขึ้นไป การแข่งขันที่มีลักษณะเฉพาะเจาะจงปรากฏอยู่ในพฤติกรรมอาณาเขตของสัตว์ที่ปกป้องสถานที่ของพวกมันเป็นหลัก แหล่งทำรังและพื้นที่ที่ทราบในพื้นที่ สิ่งเหล่านี้เป็นปฏิกิริยาระหว่างนกกับปลาหลายชนิด

ความสัมพันธ์ระหว่างกันมีความหลากหลายมากขึ้น สัตว์สองสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ใกล้ ๆ อาจไม่มีอิทธิพลซึ่งกันและกันเลย อาจมีอิทธิพลซึ่งกันและกันในทางดีหรือไม่ดีก็ได้

การวางตัวเป็นกลาง– ทั้งสองประเภทมีความเป็นอิสระและไม่มีผลกระทบต่อกัน ในกรณีนี้สายพันธุ์จะไม่เกี่ยวข้องกันโดยตรงและไม่ได้ติดต่อกันด้วยซ้ำ ตัวอย่างเช่น นกฮูกและสุนัขจิ้งจอก งูและเสือ

การละเลย- สิ่งเหล่านี้เป็นความสัมพันธ์ทางชีววิทยาซึ่งการเจริญเติบโตของสายพันธุ์หนึ่ง (amensal) ถูกยับยั้งโดยผลิตภัณฑ์ขับถ่ายของอีกสายพันธุ์หนึ่ง มีการศึกษาที่ดีที่สุดในพืชและจุลินทรีย์ซึ่งใช้สารพิษหลายชนิดในการต่อสู้กับคู่แข่งเพื่อแย่งชิงทรัพยากรและปรากฏการณ์นี้เรียกว่าอัลเลโลพาธี ตัวอย่างเช่น เชื้อราที่อยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยเดียวกันกับอีโคไล จะหลั่งสารที่ทำให้สารชนิดหลังตาย

การปล้นสะดม- นี่คือเวลาที่บุคคลในสายพันธุ์หนึ่งเรียกว่าผู้ล่า กินสิ่งมีชีวิต (หรือส่วนของสิ่งมีชีวิต) ของอีกสายพันธุ์หนึ่งเรียกว่าเหยื่อ และผู้ล่าอาศัยอยู่แยกจากเหยื่อ ในกรณีเช่นนี้ กล่าวกันว่าสิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างผู้ล่าและเหยื่อ ในมหาสมุทร สัตว์นักล่าที่อันตรายที่สุดชนิดหนึ่งคือฉลาม สัตว์ที่เป็นเหยื่อใช้กลไกการป้องกันที่หลากหลายเพื่อหลีกเลี่ยงการตกเป็นเหยื่อของผู้ล่าอย่างง่ายดาย บางตัววิ่งหรือบินได้เร็ว บางชนิดมีผิวหนังหรือเปลือกหนา ยังมีบางชนิดที่มีสีป้องกันหรือสามารถเปลี่ยนสีได้ โดยอำพรางตัวเองในสภาพแวดล้อม ยังมีบางคนปล่อยสารเคมีที่มีกลิ่นหรือรสซึ่งขับไล่ผู้ล่าหรือแม้แต่พิษให้กับพวกมัน

ผู้ล่ายังมีวิธีล่าเหยื่อหลายวิธี สัตว์กินเนื้อต่างจากสัตว์กินพืชที่มักถูกบังคับให้ไล่ล่าและแซงอาหารของมัน สัตว์นักล่าบางตัวถูกบังคับให้วิ่งอย่างรวดเร็วเพื่อหาอาหารให้ตัวเอง เช่น เสือชีตาห์ สัตว์อื่นๆ เช่น ไฮยีน่าลายจุด สิงโต และหมาป่า บรรลุเป้าหมายเดียวกันโดยการล่าสัตว์เป็นฝูง ในสภาพธรรมชาติ สัตว์ชนิดนี้มักมีจำนวนมากกว่าเสือดาว เสือ และเสือดำที่ออกล่าตามลำพัง

วิธีที่สามที่ผู้ล่าได้รับอาหารคือจับผู้ป่วย บาดเจ็บ และบุคคลที่ด้อยกว่ามาเป็นเหยื่อ การคัดเลือกโดยธรรมชาติของบุคคลในสายพันธุ์เฉพาะดังกล่าวเป็นประโยชน์ต่อสายพันธุ์โดยรวม เนื่องจากจะช่วยควบคุมการแพร่กระจายของโรคในประชากร และทำให้บุคคลแข็งแรงและมีสุขภาพดีขึ้นสำหรับการสืบพันธุ์

วิธีที่สี่ในการจัดหาอาหารสัตว์ให้ตนเองคือเส้นทางที่ Homo sapiens ยึดถือ เส้นทางของการประดิษฐ์เครื่องมือและกับดักในการล่าสัตว์ ตลอดจนการนำสัตว์เลี้ยงมาเลี้ยง

ลัทธิคอมเมนซาลิสม์(จากภาษาละติน "สหาย") โดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าหนึ่งในสองสายพันธุ์ (commensal) ได้รับประโยชน์จากการมีปฏิสัมพันธ์ดังกล่าว ในขณะที่อีกสายพันธุ์หนึ่งไม่ได้รับผลกระทบในทางปฏิบัติ (ทั้งเชิงบวกหรือเชิงลบ) ตัวอย่างเช่น ในมหาสมุทรเปิด เพรียงบางชนิดเกาะอยู่บนกระดูกกรามของปลาวาฬโดยตรง ผลจากการอยู่ร่วมกันดังกล่าวทำให้สัตว์จำพวกครัสเตเชียได้รับที่พักพิงที่ปลอดภัยและแหล่งอาหารที่มั่นคง สำหรับวาฬแล้ว พื้นที่ใกล้เคียงดังกล่าวเห็นได้ชัดว่าไม่มีประโยชน์ แต่ก็ไม่ได้สร้างความเสียหายใดๆ เช่นกัน

ความร่วมมือเบื้องต้น– สิ่งมีชีวิตทั้งสองได้รับประโยชน์จากการรวมตัวกัน แม้ว่าการอยู่ร่วมกันของพวกมันจะไม่จำเป็นต่อการอยู่รอดก็ตาม ตัวอย่างเช่น ปูและปลาซีเลนเตอเรต: ปูจะ "ปลูก" ปลาซีเลนเตอเรตบนหลังของมัน ซึ่งทำหน้าที่พรางและปกป้องมัน (มีเซลล์ที่กัด) แต่ในทางกลับกัน มันจะได้รับชิ้นส่วนอาหารจากปูและใช้เป็นพาหนะ

การร่วมกัน(จากภาษาละติน "ร่วมกัน") เป็นรูปแบบหนึ่งของการอยู่ร่วมกันซึ่งผู้อยู่ร่วมกันแต่ละคนได้รับผลประโยชน์ที่เท่าเทียมกัน ในขณะที่พวกเขาไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีกันและกัน การอยู่ร่วมกันรูปแบบนี้เอื้ออำนวยต่อการเติบโตและการอยู่รอด ความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันสามารถสืบย้อนได้ระหว่างต้นสนกับเชื้อราบางชนิดที่เติบโตบนรากของมัน เชื้อราดูดซับสารละลายที่ต้องการจากรากซึ่งอุดมด้วยสารอาหารและในขณะเดียวกันก็ช่วยให้รากต้นไม้ดึงน้ำและแร่ธาตุออกจากดิน ตัวอย่างคลาสสิกคือไลเคน - การอยู่ร่วมกันอย่างใกล้ชิดของเชื้อราและสาหร่าย เชื้อราช่วยปกป้องสาหร่ายและเชื้อราก็ให้อาหารมัน

? คำถามเพื่อการควบคุมตนเอง

1. กำหนดชีวมณฑล

2. ชีวมณฑลและนิเวศน์แตกต่างกันอย่างไร?

3. ระบุองค์ประกอบโครงสร้างของชีวมณฑล

4. “สิ่งมีชีวิต” บนโลกมีบทบาทอย่างไร?

5. จำแนกสิ่งมีชีวิต.

6. มีระบบนิเวศประเภทใดบ้าง?

7. สิ่งมีชีวิตทั้งหมดแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามประเภทของสารอาหารคืออะไร?

8. ผู้ผลิตและผู้บริโภคเชื่อมโยงถึงกันอย่างไร และตัวย่อยสลาย?

9. การแข่งขันแบบเฉพาะเจาะจงและแบบเฉพาะเจาะจงคืออะไร? แสดงคำตอบของคุณด้วยตัวอย่าง

10. อธิบายว่าปฏิสัมพันธ์ประเภทต่างๆ ระหว่างสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ เช่น ความเป็นกลาง การละเลย และการล่า แตกต่างกันอย่างไร

คัมมาตอฟ ซาลาวัต ตัลกาโตวิช

การแนะนำ

องค์ประกอบและคุณสมบัติของชีวมณฑล

ดินเป็นองค์ประกอบเฉพาะของชีวมณฑล

สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล

ชีวมณฑลและอวกาศ

ปฏิสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยาของสิ่งมีชีวิต: ใครกินอะไร

การอพยพของอะตอมทางชีวภาพ - ทรัพย์สินทางนิเวศของชีวมณฑล

ชีวมณฑลพัฒนาขึ้นอย่างไร: ภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อม 5 ประการ

ความยั่งยืนของชีวมณฑล

ชีวมณฑลและมนุษย์: อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

บทสรุป

การแนะนำ

ปัจจุบัน ปัญหาที่ยากที่สุดประการหนึ่งซึ่งส่งผลกระทบต่อเราแต่ละคนคือการเกิดขึ้นต่อหน้าผู้คนอย่างเต็มกำลัง นี่คือปัญหาในการรักษาชีวิตบนโลกความอยู่รอดของมนุษย์ในฐานะสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์หนึ่งที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว

วิธีแก้ปัญหานี้ขึ้นอยู่กับขอบเขตที่เราแต่ละคนและมนุษยชาติทั้งหมดร่วมกันเข้าใจ "เส้นต้องห้าม" ซึ่งมนุษยชาติจะต้องไม่ก้าวข้ามไม่ว่าในสถานการณ์ใด ๆ “ลักษณะต้องห้าม” นี้คือกฎแห่งชีวิตบนโลกนี้

มนุษย์เป็นผู้อาศัยอยู่ในชีวมณฑล ชีวมณฑลคือเปลือกของโลกที่ชีวิตของมนุษยชาติโดยรวมและเราแต่ละคนเกิดขึ้น

ชีวมณฑล - พื้นที่ที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ เปลือกโลกองค์ประกอบโครงสร้างและพลังงานที่กำหนดโดยกิจกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต ขอบเขตด้านบนขยายไปถึงความสูงของชั้นกรองโอโซน (20-25 กม.) ขอบเขตด้านล่างอยู่ต่ำกว่าพื้นมหาสมุทร 1-2 กม. และโดยเฉลี่ย 2-3 กม. บนบก ชีวมณฑลครอบคลุมส่วนล่างของบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ พีโดสเฟียร์ (ดิน) และส่วนบนของเปลือกโลก (หิน)

องค์ประกอบและคุณสมบัติของชีวมณฑล

ชีวมณฑลซึ่งเป็นระบบนิเวศระดับโลก (นิเวศน์) เช่นเดียวกับระบบนิเวศอื่นๆ ประกอบด้วยส่วนที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิต

ส่วนที่ไม่มีชีวิตแสดงโดย:

1. ดินและหินที่อยู่ลึกลงไปถึงระดับความลึกที่ยังคงมีสิ่งมีชีวิตเข้ามาแลกเปลี่ยนกับสารของหินเหล่านี้และสภาพแวดล้อมทางกายภาพของพื้นที่รูพรุน
2. อากาศในบรรยากาศไปสู่ที่สูงซึ่งการสำแดงของชีวิตยังคงเป็นไปได้
3. สภาพแวดล้อมทางน้ำ - มหาสมุทร แม่น้ำ ทะเลสาบ ฯลฯ
4. อุณหภูมิที่เหมาะสม: ไม่สูงเกินไปเพื่อให้โปรตีนไม่จับตัวเป็นก้อนและไม่ต่ำเกินไปเพื่อให้เอนไซม์ - ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี - ทำงานตามปกติ
5. สิ่งมีชีวิตต้องการแร่ธาตุขั้นต่ำในการยังชีพ

ส่วนทางชีวภาพประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตในกลุ่มแท็กซ่าทั้งหมดที่ทำหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของชีวมณฑล โดยที่สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้: การไหลของอะตอมทางชีวภาพ สิ่งมีชีวิตดำเนินการการไหลของอะตอมผ่านการหายใจ โภชนาการ และการสืบพันธุ์ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการแลกเปลี่ยนสสารระหว่างทุกส่วนของชีวมณฑล ชีวมณฑล การอพยพของดิน ดิน อะตอม ระบบนิเวศ

การอพยพของอะตอมในชีวมณฑลนั้นขึ้นอยู่กับหลักการทางชีวเคมีสองประการ:

1 มุ่งมั่นเพื่อการสำแดงอย่างสูงสุด เพื่อ “ทุกแห่ง” ของชีวิต

2 รับประกันความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเพิ่มการอพยพของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ

รูปแบบเหล่านี้แสดงให้เห็นเป็นหลักในความปรารถนาของสิ่งมีชีวิตที่จะ "ยึดครอง" พื้นที่ทั้งหมดที่ปรับให้เข้ากับชีวิตไม่มากก็น้อย สร้างระบบนิเวศหรือส่วนหนึ่งของมัน แต่ระบบนิเวศใดๆ ก็มีขอบเขต และมีขอบเขตของตัวเองทั้งในระดับดาวเคราะห์และชีวมณฑล

เมื่อพิจารณาชีวมณฑลโดยทั่วไปว่าเป็นระบบนิเวศของดาวเคราะห์ แนวคิดเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตในฐานะมวลสิ่งมีชีวิตทั้งหมดของโลกได้รับความสำคัญเป็นพิเศษ -3-

องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิตยืนยันความสามัคคีของธรรมชาติ - ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกันกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตเพียงอัตราส่วนขององค์ประกอบเหล่านี้เท่านั้นที่แตกต่างกันและโครงสร้างของโมเลกุลก็แตกต่างกัน

คุณสมบัติของชีวมณฑล

ชีวมณฑลก็เหมือนกับระบบนิเวศระดับล่างอื่นๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นชีวมณฑล มีลักษณะเฉพาะด้วยระบบคุณสมบัติที่รับรองการทำงาน การควบคุมตนเอง ความเสถียร และพารามิเตอร์อื่นๆ ลองดูที่หลัก

1. ชีวมณฑลเป็นระบบรวมศูนย์

องค์ประกอบหลักของมันคือสิ่งมีชีวิต (สิ่งมีชีวิต)

2. ชีวมณฑลเป็นระบบเปิด การมีอยู่ของมันเป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงหากปราศจากแหล่งพลังงานจากภายนอก

โดยได้รับอิทธิพลจากพลังจักรวาล ซึ่งโดยหลักแล้วคือกิจกรรมสุริยะ

ชีวมณฑลเป็นระบบควบคุมตนเอง ปัจจุบันคุณสมบัตินี้เรียกว่าสภาวะสมดุล ซึ่งหมายถึงความสามารถในการกลับคืนสู่สภาพเดิม เพื่อดับการรบกวนที่เกิดขึ้นด้วยการเปิดกลไกหลายอย่าง

อันตรายของสถานการณ์ทางนิเวศวิทยาสมัยใหม่มีความเกี่ยวข้องเป็นหลักกับความจริงที่ว่าแนวของสภาวะสมดุลเชิงกลและหลักการ Le Guiatier-Brown ถูกรบกวนหากไม่ได้อยู่บนดาวเคราะห์ก็จะหยุดชะงักในระดับภูมิภาคขนาดใหญ่ ผลที่ตามมาคือการล่มสลายของระบบนิเวศ หรือการเกิดขึ้นของระบบที่ไม่เสถียร เช่น agrocenosis หรือคอมเพล็กซ์ที่มีลักษณะเป็นเมือง ซึ่งแทบจะไร้คุณสมบัติของสภาวะสมดุล

ชีวมณฑลเป็นระบบที่มีความหลากหลายอย่างมาก

ความหลากหลายเป็นทรัพย์สินที่สำคัญที่สุดของระบบนิเวศทั้งหมด ชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศระดับโลกที่มีความหลากหลายมากที่สุดในบรรดาระบบอื่นๆ ความหลากหลายถือเป็นเงื่อนไขหลักสำหรับความยั่งยืนของระบบนิเวศและชีวมณฑลโดยรวม เงื่อนไขนี้เป็นสากลจนกลายเป็นกฎหมาย

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของชีวมณฑลคือการมีอยู่ของกลไกที่รับประกันการไหลเวียนของสสารและความสิ้นเปลืองที่เกี่ยวข้องขององค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดและสารประกอบของพวกมัน

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักธรรมชาติวิทยาผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซีย V.V. Dokuchaev จากการศึกษาเชอร์โนเซมและดินอื่น ๆ ของหุบเขารัสเซียและคอเคซัส พบว่าดินเป็นวัตถุตามธรรมชาติ และในลักษณะภายนอกและคุณสมบัตินั้นแตกต่างอย่างมากจากหินที่พวกมันก่อตัวขึ้นมา การกระจายตัวบนพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับรูปแบบทางภูมิศาสตร์ที่เข้มงวด

ความหลากหลายของดินมีมากมายมหาศาล นี่เป็นเพราะความหลากหลายของปัจจัยการก่อตัวของดิน: หิน อายุพื้นผิว ประชากรพืชและสัตว์ และการบรรเทาทุกข์

ดินเป็นสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติและสภาพแวดล้อมสิ่งมีชีวิตพิเศษที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของหินบนพื้นผิวดินโดยกิจกรรมร่วมกันของสิ่งมีชีวิต น้ำ และอากาศ

กระบวนการสร้างดินบนโลกเป็นกระบวนการสร้างอินทรียวัตถุในดิน การสะสมทางชีวภาพ และการเกิดขึ้นของความอุดมสมบูรณ์ ความยิ่งใหญ่ในระดับและระยะเวลาของดาวเคราะห์

สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล

“ไม่มีแรงเคมีใดบนพื้นผิวโลกที่มีพลังในผลลัพธ์ขั้นสุดท้ายมากไปกว่าสิ่งมีชีวิตโดยรวม”

อะไรทำให้ดาวเคราะห์ของเราแตกต่างโดยพื้นฐานจากดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ ความจริงของชีวิต. “หากไม่มีสิ่งมีชีวิตบนโลก ใบหน้าของมันก็คงไม่เปลี่ยนแปลงและเฉื่อยทางเคมีเหมือนกับใบหน้าที่ไม่อาจขยับได้ของดวงจันทร์ เหมือนกับชิ้นส่วนเฉื่อยของเทห์ฟากฟ้า”

สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลคือจำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด สิ่งมีชีวิตตามความเข้าใจของ Vernadsky ถือเป็นวัตถุออกฤทธิ์รูปแบบหนึ่ง และพลังงานของมันจะยิ่งใหญ่ขึ้น มวลของสิ่งมีชีวิตก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แนวคิดเรื่อง "สิ่งมีชีวิต" ได้รับการแนะนำให้รู้จักกับวิทยาศาสตร์โดย V.I. Vernadsky เข้าใจว่าสิ่งนี้คือสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกนี้

คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตคืออะไร?

คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต

1. สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลมีลักษณะเป็นพลังงานอิสระจำนวนมหาศาล ซึ่งสามารถเทียบได้กับการไหลของลาวาที่ลุกเป็นไฟเท่านั้น แต่พลังงานของลาวานั้นอยู่ได้ไม่นาน
2. ในสิ่งมีชีวิต เนื่องจากการมีอยู่ของเอนไซม์ ปฏิกิริยาเคมีจึงเกิดขึ้นเร็วกว่าในสิ่งไม่มีชีวิตหลายพันเท่าและบางครั้งหลายล้านเท่า เป็นลักษณะของกระบวนการชีวิตที่สารและพลังงานที่ร่างกายได้รับจะถูกประมวลผลและปล่อยออกมาในปริมาณที่มากขึ้น
3. องค์ประกอบทางเคมีส่วนบุคคล (โปรตีน เอนไซม์ และบางครั้งสารประกอบแร่ธาตุแต่ละชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้นในสิ่งมีชีวิตเท่านั้น)
4. สิ่งมีชีวิตมุ่งมั่นที่จะเติมเต็มพื้นที่ที่เป็นไปได้ทั้งหมด ในและ Vernadsky ตั้งชื่อการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตสองรูปแบบเฉพาะ:

ก) เฉื่อยซึ่งดำเนินการโดยการสืบพันธุ์และมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทั้งสัตว์และพืช

b) ใช้งานอยู่ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนไหวโดยตรงของสิ่งมีชีวิต (การวัดลักษณะที่เล็กลงสำหรับพืช)

1. สิ่งมีชีวิตมีความหลากหลายทางสัณฐานวิทยาและทางเคมีมากกว่าสิ่งไม่มีชีวิตอย่างมีนัยสำคัญ ในธรรมชาติ สารประกอบอินทรีย์มากกว่า 2 ล้านชนิดเป็นที่รู้กันว่าเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต ในขณะที่จำนวนแร่ธาตุในสิ่งไม่มีชีวิตมีอยู่ประมาณ 2,000 ซึ่งก็คือขนาดที่ต่ำกว่าสามอันดับ
2. สิ่งมีชีวิตถูกแสดงโดยร่างกายที่กระจัดกระจาย - สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดซึ่งแต่ละชนิดมีกำเนิดของตัวเองและมีองค์ประกอบทางพันธุกรรมของตัวเอง ขนาดของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีตั้งแต่ 2 นาโนเมตรที่เล็กที่สุดไปจนถึง 100 เมตร (ช่วงมากกว่า 109)
3. หลักการ Redi (นักวิชาการ แพทย์ และนักธรรมชาติวิทยาชาวฟลอเรนซ์ ค.ศ. 1626-1697) “สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากสิ่งมีชีวิต” เป็นลักษณะเด่นของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่บนโลกในรูปแบบของการสลับรุ่นอย่างต่อเนื่องและมีลักษณะเฉพาะคือ

ความเชื่อมโยงทางพันธุกรรมกับสิ่งมีชีวิตในยุคธรณีวิทยาที่ผ่านมาทั้งหมด สารอะบิเจนิกที่ไม่มีชีวิตดังที่ทราบกันดีว่าเข้าสู่ชีวมณฑลจากอวกาศและยังถูกนำไปใช้ในส่วนต่างๆ จากเปลือกโลกด้วย อาจมีองค์ประกอบคล้ายคลึงกัน แต่โดยทั่วไปแล้วไม่มีความเชื่อมโยงทางพันธุกรรม “หลักการ Redi...ไม่ได้ระบุ

ความเป็นไปไม่ได้ของการเกิดสิ่งมีชีวิตนอกชีวมณฑลหรือเมื่อมีการสร้างปรากฏการณ์เคมีกายภาพในชีวมณฑล (ตอนนี้หรือก่อนหน้านั้น) ที่ไม่ได้รับการยอมรับในคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ของการจัดระเบียบเปลือกโลกในรูปแบบนี้”

1. สิ่งมีชีวิตซึ่งแสดงโดยสิ่งมีชีวิตจำเพาะ ตรงกันข้ามกับสิ่งไม่มีชีวิต ดำเนินผลงานอันยิ่งใหญ่ตลอดช่วงชีวิตทางประวัติศาสตร์ของมัน

ชีวมณฑลและอวกาศ

โลกเป็นดาวเคราะห์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว โดยอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เพียงระยะทางเดียวที่เป็นไปได้ ซึ่งเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิของพื้นผิวโลกที่น้ำสามารถอยู่ในสถานะของเหลวได้

โลกได้รับพลังงานจำนวนมหาศาลจากดวงอาทิตย์และในขณะเดียวกันก็รักษาอุณหภูมิให้คงที่โดยประมาณ ซึ่งหมายความว่าโลกของเราปล่อยพลังงานออกสู่อวกาศเกือบจะเท่ากันกับที่ได้รับจากอวกาศ การไหลเข้าและการไหลออกจะต้องมีความสมดุล ไม่เช่นนั้นระบบจะสูญเสียเสถียรภาพในวันหนึ่ง โลกจะร้อนขึ้นหรือกลายเป็นน้ำแข็งและกลายเป็นร่างที่ไร้ชีวิต

ชีวมณฑลมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับอวกาศ กระแสพลังงานที่เข้าสู่โลกสร้างเงื่อนไขที่เอื้อต่อสิ่งมีชีวิต สนามแม่เหล็กและเกราะป้องกันโอโซนช่วยปกป้องโลกจากรังสีคอสมิกที่มากเกินไปและรังสีดวงอาทิตย์ที่รุนแรง รังสีคอสมิกที่เข้าสู่ชีวมณฑลทำให้เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงและส่งผลต่อกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต

Planet Earth แตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นตรงที่ชีวมณฑลของมันประกอบด้วยสารที่ไวต่อการไหลของรังสีดวงอาทิตย์ - คลอโรฟิลล์ เป็นคลอโรฟิลล์ที่ช่วยให้มั่นใจในการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีด้วยความช่วยเหลือซึ่งกระบวนการลดคาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์เกิดขึ้นในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพ

ในพืชสีเขียว การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น - กระบวนการผลิตคาร์โบไฮเดรตจากน้ำและออกซิเจนไดออกไซด์ (ซึ่งอยู่ในอากาศหรือน้ำ) ในกรณีนี้ ออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาเป็นผลพลอยได้ พืชสีเขียวจัดเป็น ออโตโทรฟ- สิ่งมีชีวิตที่รับองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับชีวิตจากสสารเฉื่อยที่อยู่รอบตัวและไม่ต้องการสารประกอบอินทรีย์สำเร็จรูปของสิ่งมีชีวิตอื่นในการสร้างร่างกาย แหล่งพลังงานหลักที่ใช้โดยออโตโทรฟคือดวงอาทิตย์ เฮเทอโรโทรฟ- สิ่งเหล่านี้คือสิ่งมีชีวิตที่ต้องการอินทรียวัตถุที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตอื่นเพื่อเป็นสารอาหาร

เฮเทอโรโทรฟจะค่อยๆ เปลี่ยนอินทรียวัตถุที่เกิดจากออโตโทรฟ และทำให้สารอินทรีย์มีสถานะเป็นแร่ธาตุดั้งเดิม

ฟังก์ชั่นการทำลายล้าง (ทำลาย) ดำเนินการโดยตัวแทนของแต่ละอาณาจักรของสิ่งมีชีวิต - การเน่าเปื่อยการย่อยสลาย - คุณสมบัติที่สำคัญของการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด พืชก่อให้เกิดอินทรียวัตถุและเป็นผู้ผลิตคาร์โบไฮเดรตรายใหญ่ที่สุดในโลก แต่พวกมันยังปล่อยออกซิเจนที่จำเป็นต่อชีวิตโดยเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง

ในระหว่างกระบวนการหายใจ คาร์บอนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นในร่างกายของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งพืชจะใช้สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกครั้ง นอกจากนี้ยังมีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่การทำลายอินทรียวัตถุที่ตายแล้วเป็นวิธีโภชนาการ มีสิ่งมีชีวิตที่มีสารอาหารหลายชนิดผสมกันเรียกว่า มิกโซโทรฟ

ในชีวมณฑล กระบวนการเกิดขึ้นโดยเปลี่ยนอนินทรีย์ สารเฉื่อยให้เป็นสารอินทรีย์ และจัดเรียงสารอินทรีย์กลับเป็นแร่ธาตุ การเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของสารในชีวมณฑลนั้นดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิตซึ่งทุกประเภทมีความเชี่ยวชาญในวิธีการทางโภชนาการที่หลากหลาย

สสารจำนวนจำกัดที่มีอยู่ในชีวมณฑลได้รับคุณสมบัติของอนันต์ผ่านวัฏจักรของสสาร

ภาพวัฏจักรของสสารในชีวมณฑลถูกสร้างขึ้นโดยกังหันน้ำของโรงสี อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ล้อหมุนได้ จำเป็นต้องมีน้ำไหลสม่ำเสมอ ในทำนองเดียวกัน การไหลของพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาจากอวกาศจะเปลี่ยน "วงล้อแห่งชีวิต" บนโลกของเรา ล้อหมุนเร็วแค่ไหน? ในระหว่างวัฏจักรชีวธรณีเคมี อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ผ่านสิ่งมีชีวิตมานับครั้งไม่ถ้วน ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนทั้งหมดในบรรยากาศจะ "หมุนเวียน" ผ่านสิ่งมีชีวิตในปี 2543 คาร์บอนไดออกไซด์ใน 200-300 ปี และน้ำทั้งหมดในชีวมณฑลภายใน 2 ล้านปี

สิ่งมีชีวิตเป็นตัวรับพลังงานแสงอาทิตย์ที่สมบูรณ์แบบ

พลังงานที่ดูดซับและใช้ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงแล้วกักเก็บเป็นพลังงานเคมีของคาร์โบไฮเดรตนั้นมีขนาดใหญ่มาก มีรายงานว่าเทียบได้กับพลังงานที่ใช้โดยเมืองใหญ่ 100,000 เมืองตลอดระยะเวลา 100 ปี Heterotrophs ใช้อินทรียวัตถุของพืชเป็นอาหาร: อินทรียวัตถุถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนซึ่งถูกส่งไปยังร่างกายโดยอวัยวะทางเดินหายใจโดยมีการก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ - ปฏิกิริยาไปในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น สิ่งที่ทำให้ชีวิต "นิรันดร์" คือการมีอยู่ของออโตโทรฟและเฮเทอโรโทรฟไปพร้อมๆ กัน

ข้อเท็จจริงและเหตุผลเกี่ยวกับ "วงล้อแห่งชีวิต" ในชีวมณฑลให้สิทธิ์ในการพูดคุยเกี่ยวกับกฎของการอพยพของอะตอมทางชีวภาพซึ่งกำหนดโดย V.I. Vernadsky: การอพยพขององค์ประกอบทางเคมีบนพื้นผิวโลกและในชีวมณฑลโดยรวมเกิดขึ้นไม่ว่าจะด้วยการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิตหรือเกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อม

ลักษณะทางธรณีเคมีถูกกำหนดโดยสิ่งมีชีวิต ทั้งที่อาศัยอยู่ในชีวมณฑลในปัจจุบันและที่กระทำต่อโลกตลอดประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา

สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรต่าง ๆ และประเภทต่าง ๆ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการไหลเวียนของสารและการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้เผยให้เห็นกฎของการอพยพทางชีวภาพของอะตอม V.I. Vernadsky: ในชีวมณฑลการอพยพขององค์ประกอบทางเคมีเกิดขึ้นพร้อมกับการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิต การอพยพของอะตอมทางชีวภาพทำให้แน่ใจถึงความต่อเนื่องของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลด้วยปริมาณสสารที่จำกัดและการไหลของพลังงานที่คงที่

เนื่องจากผู้ก่อตั้งบรรพชีวินวิทยาสมัยใหม่ค้นพบว่าตะกอนฟอสซิลช่วยให้เราสามารถอ่านเส้นทางการพัฒนาของชีวิตได้ เราจึงได้เรียนรู้ว่าโลกอินทรีย์บนโลกมีประสบการณ์เหตุการณ์โศกนาฏกรรมที่เกือบจะทำลายล้างสิ่งมีชีวิตบนโลกมากกว่าหนึ่งครั้ง ในช่วง 500 ล้านปีที่ผ่านมา โลกป่วยหนักโดยไม่คาดคิดหลายครั้ง และครั้งหนึ่ง - เมื่อ 250 ล้านปีก่อน - ชีวิตบนโลกเกือบจะหยุดลง

ผู้เชี่ยวชาญระบุภัยพิบัติหลัก 5 ประการที่ชีวมณฑลได้ประสบ ได้แก่ ยุคคาร์บอนิเฟอรัส ยุคเพอร์เมียน ไทรแอสซิก ยุคจูราสสิก และยุคครีเทเชียส ภัยพิบัติแต่ละครั้งนำไปสู่การพัฒนาของสิ่งมีชีวิต: การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น การเกิดขึ้นของสายพันธุ์มากขึ้น การรุกเข้าสู่สภาพความเป็นอยู่ใหม่

ด้วยความหายนะทุกอย่างที่เกิดขึ้นในชีวมณฑล พร้อมด้วยมวลของสายพันธุ์ที่พ่ายแพ้ เรายังเห็นผู้ชนะด้วย ในตอนแรกมีเพียงไม่กี่คน แต่พวกเขารู้วิธี "เก็บเกี่ยว" ผลแห่งชัยชนะโดยเติมเต็มพื้นที่ว่างด้วยเผ่าพันธุ์ของพวกเขาเอง อย่างไรก็ตาม ไม่มีสัตว์สายพันธุ์ใหม่สักตัวเดียวที่สามารถถูกกล่าวหาว่าเกี่ยวข้องกับภัยพิบัติเพื่อความเจริญรุ่งเรืองของสายพันธุ์หรือครอบครัวของมันได้ ความหายนะเกิดขึ้นด้วยเหตุผลทางจักรวาลหรือทางโลกล้วนๆเนื่องจากลักษณะเฉพาะของการพัฒนาสิ่งมีชีวิตเมื่อบางส่วนถูกกดขี่หรือถูกกำจัดออกจากพื้นโลกโดยคนอื่น ๆ ที่ไม่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพธรรมชาติที่เปลี่ยนแปลงไป

การพัฒนาสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล - การเพิ่มระดับขององค์กรและระดับของการปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม - เกิดขึ้นจากภัยพิบัติ - การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต ความขัดแย้งระหว่างองค์ประกอบทางชีวภาพและทางชีวภาพที่กำหนดไว้ของชีวมณฑลในระหว่างการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหันตามเวลาทางธรณีวิทยาได้รับการแก้ไขในแต่ละครั้งเนื่องจากความหลากหลายและความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล สิ่งมีชีวิตได้รักษาชีวิตในชีวมณฑลมาโดยตลอดเนื่องจากการอยู่รอดของสายพันธุ์ที่ปรับตัวได้มากขึ้น

ความยั่งยืนของชีวมณฑล

ความร่ำรวยของโลกที่มีชีวิตสร้างความหลงใหลและยินดีให้กับมนุษย์มาตั้งแต่สมัยโบราณ ความหลากหลายของสายพันธุ์ไม่ได้ทำให้ความหลากหลายทางชีวภาพหมดไป ภายในแต่ละสปีชีส์ ประชากรและปัจเจกบุคคล รวมถึงมนุษย์ มีความหลากหลายทางพันธุกรรมมากกว่าที่คิดไว้มาก บุคคลสองคนที่ได้รับการสุ่มเลือกจะมีความแตกต่างกันในโครโมโซมหลายร้อยหรืออาจจะหลายพัน ความแตกต่างดังกล่าวมีความสำคัญมาก หลายอย่างเกี่ยวข้องกับความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม กำหนดความสามารถในการปรับตัวหรือแม้แต่ความเป็นไปได้ของการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด โดยนึกถึงว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติยังคงดำเนินต่อไป

ความหลากหลายทางชีวภาพรับประกันความยั่งยืนของชีวมณฑลได้อย่างไร คำตอบนั้นง่ายมาก: ผ่านความสัมพันธ์และการมีปฏิสัมพันธ์มากมาย ทั้งระหว่างกันเองและกับเรื่องทางอ้อม ชีวมณฑลมีกระบวนการควบคุมผลป้อนกลับชุดใหญ่ และด้วยเหตุนี้จึงมีชุดกระบวนการแบบวนรอบที่ช่วยให้สามารถชดเชยสภาวะที่เปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นชีวมณฑลจึงสามารถรับมือกับงานควบคุมสภาพความเป็นอยู่ที่ต้องการโดยอัตโนมัติได้ค่อนข้างง่าย

เสถียรภาพของระบบนิเวศทั่วโลกได้รับการรับรองจากความซ้ำซ้อนขององค์ประกอบการทำงาน หากมีออโตโทรฟหลายประเภทในระบบนิเวศ ซึ่งแต่ละประเภทมีสภาวะอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดอาจไม่เปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิผันผวน

ความสามารถในการปรับตัวของชีวมณฑลต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภายนอกเป็นกระบวนการที่ได้รับคำสั่งซึ่งสามารถแทนที่สปีชีส์หนึ่งด้วยอีกสปีชีส์หนึ่งได้ และในขณะเดียวกันก็เป็นกระแสของสมดุลไดนามิกที่เปลี่ยนไป ความหลากหลายทางชีวภาพของชีวมณฑลทำให้แน่ใจได้ถึงวัฏจักรทางชีวเคมีที่ต่อเนื่องของสสารและการไหลของพลังงาน โดยรักษาความเชื่อมโยงของธรณีสเฟียร์ทั้งหมด: บรรยากาศ เปลือกโลก ไฮโดรสเฟียร์ สร้างความสมบูรณ์ของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ

โลกรู้แล้วเกี่ยวกับอันตรายที่คุกคามมัน และคราวนี้สิ่งมีชีวิตที่รับผิดชอบต่อภัยพิบัติที่กำลังจะเกิดขึ้นก็เป็นที่รู้จัก - มนุษย์. การปรากฏตัวของมันนำหน้าด้วยช่วงเวลาอันยาวนานซึ่งบรรพบุรุษของ Homosapiens - hominids เกิดขึ้นพัฒนาและหลีกทางให้กันและกัน พวกเขาพัฒนาและดำเนินชีวิตตามกระแสชีวิตทั่วไป เป็นผู้มีส่วนร่วม และมีความต้องการและสัญชาตญาณที่หลากหลายซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับชีวิตและวิวัฒนาการ ทั้งหมดนี้ทำให้การไหลเวียนของชีวิตเป็นองค์รวม มีความเสี่ยงได้ง่ายในแต่ละลิงก์ และในทางกลับกัน มีการป้องกันตนเองและป้องกันอย่างดีโดยระบบ

นับพันปีผ่านไป อารยธรรมอันยิ่งใหญ่ที่มนุษย์สร้างขึ้นได้เกิดขึ้นและตายไป ความงดงามของอารยธรรมสมัยใหม่ - ความอุดมสมบูรณ์และความหลากหลายของสินค้า การขนส่ง เที่ยวบินอวกาศ โอกาสสำหรับผู้คนจำนวนมากที่จะมีส่วนร่วม

วิทยาศาสตร์ ศิลปะ และสุดท้ายคือวัยชราที่ปลอดภัย ทั้งหมดนี้เป็นผลมาจากพลังงานประดิษฐ์จำนวนมหาศาลที่มนุษยชาติได้เริ่มผลิตขึ้นในขณะนี้ เราไม่ได้อาศัยอยู่ด้วยพลังงานของดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับพืชและสัตว์ แต่ใช้ปริมาณสำรองคาร์บอน เช่น น้ำมัน ถ่านหิน ก๊าซ หินดินดาน ซึ่งถูกสะสมโดยชีวมณฑลในอดีตเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี

แต่จะเกิดอะไรขึ้นกับสมดุลความร้อนของโลก? พลังงานประดิษฐ์จะกระจายไปและนำไปใช้เพื่อให้ความร้อนแก่โลก พื้นผิวแข็ง มหาสมุทร และชั้นบรรยากาศ ถึงเวลาที่พลังงานประดิษฐ์จะเริ่มส่งผลต่อโครงสร้างสมดุลความร้อนของโลก

ดังนั้นแนวคิดที่แพร่หลายที่ว่าการเพิ่มปริมาณพลังงานที่มนุษย์ผลิตออกมานั้นดีอยู่เสมอนั้นจำเป็นต้องมีการแก้ไขด้วย: การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยของโลก 4-5 องศาคุกคามมนุษยชาติด้วยภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อม และนี่ก็มีเส้นที่ไม่สามารถข้ามได้

ไม่ใช่เรื่องง่ายเลยที่จะคาดเดาล่วงหน้าถึงผลลัพธ์ของภาวะโลกร้อนดังกล่าวแม้จะในแง่ทั่วไปก็ตาม เมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยเพิ่มขึ้น ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเส้นศูนย์สูตรกับขั้วก็จะลดลง และนี่คือเครื่องยนต์หลักที่ทำให้บรรยากาศเคลื่อนที่โดยถ่ายเทความร้อนจากเขตเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วโลก หากความแตกต่างของอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเข้มของการไหลเวียนของบรรยากาศจะเพิ่มขึ้น หากลดลงการไหลเวียนของบรรยากาศจะช้าลงและการถ่ายเทความชื้นจะลดลง ซึ่งหมายความว่าพื้นที่แห้งแล้งจะแห้งแล้งยิ่งขึ้น และผลผลิตของสิ่งมีชีวิตก็ลดลง

ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ผ่านมา นักภูมิศาสตร์ นักอุตุนิยมวิทยา นักธรณีฟิสิกส์ ศาสตราจารย์ A.I. Voikov ผู้ก่อตั้งหอดูดาวธรณีฟิสิกส์แห่งแรกในรัสเซียได้กำหนดกฎหมายที่รู้จักกันดี: อบอุ่นในภาคเหนือ - แห้งแล้งในภาคใต้ กฎนี้ซึ่งปัจจุบันเรียกว่ากฎของ Voikov ได้สรุปข้อสังเกตหลายปี เมื่อใดก็ตามที่อุณหภูมิเฉลี่ยทางตอนเหนือมีการเปลี่ยนแปลงตามวัฏจักร อุณหภูมิเริ่มอุ่นขึ้น จำนวนปีที่แห้งแล้งจะเพิ่มขึ้นในภูมิภาคโวลก้า คาซัคสถาน และพื้นที่อื่นๆ ของยูเรเซียตะวันออกเฉียงใต้ พืชพรรณในทะเลทรายและกึ่งทะเลทรายตอบสนองโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อการเปลี่ยนแปลงของการตกตะกอน

มนุษย์กำลังมองหาวิธีจำกัดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติ เพราะเขาตระหนักถึงการพึ่งพาสถานะของชีวมณฑล ผู้คนตระหนักดีว่ากิจกรรมของพวกเขาจะต้องเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงและปฏิบัติตามกฎธรรมชาติของชีวมณฑลภายในขอบเขตที่กิจกรรมทั้งหมดในชีวิตเท่านั้นที่สามารถเกิดขึ้นได้

เราได้ติดตามปรากฏการณ์เดียวเท่านั้นที่ยืนยันว่าขณะนี้บุคคลสามารถข้าม "เส้นร้ายแรง" นั้นได้อย่างง่ายดายมาก ซึ่งเป็นเส้นที่เกินกว่าที่กระบวนการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการดำรงอยู่ของเขาที่ไม่อาจย้อนกลับได้จะเริ่มขึ้น ชีวมณฑลจะเริ่มเปลี่ยนไปสู่สถานะใหม่ และอาจไม่มีที่สำหรับมนุษย์ในสถานะใหม่ นั่นคือเหตุผลที่มนุษยชาติต้องสามารถคาดการณ์ผลลัพธ์ของการกระทำของตนได้ และรู้ว่า "เส้นต้องห้าม" อยู่ที่ไหน ซึ่งแยกความเป็นไปได้ในการพัฒนาอารยธรรมต่อไปจากการสูญพันธุ์อย่างรวดเร็วไม่มากก็น้อย

สิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาแต่ละสายพันธุ์ (และมนุษย์ก็ไม่มีข้อยกเว้น) สามารถอาศัยอยู่ในขอบเขตที่ค่อนข้างแคบของสภาพแวดล้อมที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรม หากสภาพแวดล้อมการดำรงชีวิตเปลี่ยนแปลงเร็วกว่าการปรับตัวหรือการจัดโครงสร้างใหม่ของสายพันธุ์ให้เป็นรูปแบบใหม่ สิ่งมีชีวิตนั้นก็จะตายไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

การปกคลุมของสิ่งมีชีวิตบนโลกกำลังเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก มันหดตัวและบางลง แม้แต่ในแง่กลไกล้วนๆ ป่าไม้กำลังหายไป ดินสีดำกำลังเสื่อมโทรม ฯลฯ รากฐานของทั้งสภาพแวดล้อมในชีวิตและการพัฒนาทางเศรษฐกิจกำลังหายไปจากใต้ฝ่าเท้าของมนุษยชาติ

ในปัจจุบัน กระบวนการทำให้สิ่งมีชีวิตหมดสิ้นและการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตมีถึงสิบเท่า และในบางกรณีรุนแรงกว่าการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์เมื่อ 65 ล้านปีก่อนถึงร้อยเท่า สายพันธุ์ไม่เพียงแต่สูญพันธุ์ โครงสร้างทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตก็เปลี่ยนไปด้วย สัตว์และพืชขนาดใหญ่จะถูกแทนที่ด้วยสัตว์ขนาดเล็ก: สัตว์กีบเท้า - สัตว์ฟันแทะ, สัตว์ฟันแทะ - แมลงที่กินพืชเป็นอาหาร

การสูญเสียองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตอาจนำไปสู่การทำลายระบบชีวธรณีเคมีของโลกอย่างฉุกเฉิน การบิดเบือนวัฏจักรชีวธรณีเคมีทั่วโลกคุกคามว่าธรรมชาติจะแตกต่างออกไป ไม่ใช่สิ่งที่เศรษฐกิจยุคใหม่ต้องปรับตัว จำเป็นต้องมีการยกเครื่องครั้งใหญ่ อันเป็นผลมาจากผลกระทบของมนุษย์ในปัจจุบันลูกหลานถูกคุกคามด้วยความยากจนของทรัพยากรธรรมชาติและทรัพยากรธรรมชาติที่หมดสิ้นไป มนุษยชาติจะต้องรักษาความหลากหลายทางชีวภาพของชีวมณฑลเนื่องจากการลดลงนำไปสู่การหยุดชะงักของกระบวนการชีวมณฑลและการเปลี่ยนแปลงสภาพความเป็นอยู่บนโลกอย่างรุนแรง

บทสรุป

โลกของเรามีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเพราะมีสิ่งมีชีวิตอยู่บนนั้น ชีวิตไม่เพียงแต่ซึมซับองค์ประกอบของน้ำและอากาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพื้นผิวโลกด้วย ชีวิตบนโลกเป็นตัวแทนของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเกิดจากสิ่งมีชีวิตหลายล้านสายพันธุ์และบุคคลหลายพันล้านคน สิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นความหลากหลายทางชีวภาพทั้งหมดของโลก ได้รับการปกป้องจากรังสีคอสมิกด้วยสนามแม่เหล็กโลกและเกราะป้องกันโอโซน ทุกรูปแบบและการสำแดงของชีวิตไม่มีอยู่ด้วยตัวของมันเอง พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนจนกลายเป็นความซับซ้อนของชีวิต - . ความสัมพันธ์และความเชื่อมโยงในธรรมชาติที่มีชีวิตเหล่านี้น่าทึ่งมาก! แต่ละกลุ่มของสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกันซึ่งก่อตัวเป็นอาณาจักรมีบทบาทเฉพาะในวัฏจักรของสาร ได้แก่ การสร้าง การเปลี่ยนแปลง และการทำลายสารอินทรีย์

แหล่งพลังงานหลักในชีวมณฑลคือดวงอาทิตย์ วัฏจักรทางชีวภาพของสารไม่อนุญาตให้สิ่งมีชีวิตบนโลกถูกรบกวน สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลได้เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของอากาศ น้ำ ดิน กำหนดองค์ประกอบสมัยใหม่ มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของแร่ธาตุและหิน และความโล่งใจของโลก ชีวมณฑลคือสภาพแวดล้อมของชีวิตและผลของกิจกรรมในชีวิต

ภารกิจหลักประการหนึ่งของศตวรรษที่ 21 ซึ่งนิเวศวิทยาต้องมีส่วนร่วมอย่างมาก คือความสำเร็จของความกลมกลืนระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติ

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

โรงเรียนมัธยม Srednitiganskaya

บทคัดย่อในหัวข้อ: ชีวมณฑลในฐานะระบบนิเวศ

เสร็จสิ้นโดยนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 Khammatov Salavat Talgatovich

ครู: Bayazitov R.Z.

2013

การแนะนำ

องค์ประกอบและคุณสมบัติของชีวมณฑล

ดินเป็นองค์ประกอบเฉพาะของชีวมณฑล

สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล

ชีวมณฑลและอวกาศ

ปฏิสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยาของสิ่งมีชีวิต: ใครกินอะไร

การอพยพของอะตอมทางชีวภาพ - ทรัพย์สินทางนิเวศของชีวมณฑล

ชีวมณฑลพัฒนาขึ้นอย่างไร: ภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อม 5 ประการ

ความยั่งยืนของชีวมณฑล

ชีวมณฑลและมนุษย์: อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

บทสรุป

การแนะนำ

ปัจจุบัน ปัญหาที่ยากที่สุดประการหนึ่งซึ่งส่งผลกระทบต่อเราแต่ละคนคือการเกิดขึ้นต่อหน้าผู้คนอย่างเต็มกำลัง นี่คือปัญหาในการรักษาชีวิตบนโลกความอยู่รอดของมนุษย์ในฐานะสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์หนึ่งที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว

วิธีแก้ปัญหานี้ขึ้นอยู่กับขอบเขตที่เราแต่ละคนและมนุษยชาติทั้งหมดร่วมกันเข้าใจ "เส้นต้องห้าม" ซึ่งมนุษยชาติจะต้องไม่ก้าวข้ามไม่ว่าในสถานการณ์ใด ๆ “ลักษณะต้องห้าม” นี้คือกฎแห่งชีวิตบนโลกนี้

มนุษย์เป็นผู้อาศัยอยู่ในชีวมณฑล ชีวมณฑลคือเปลือกของโลกที่ชีวิตของมนุษยชาติโดยรวมและเราแต่ละคนเกิดขึ้น

ชีวมณฑล - พื้นที่ที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ เปลือกโลกองค์ประกอบโครงสร้างและพลังงานที่กำหนดโดยกิจกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต ขอบเขตด้านบนขยายไปถึงความสูงของชั้นกรองโอโซน (20-25 กม.) ขอบเขตด้านล่างอยู่ต่ำกว่าพื้นมหาสมุทร 1-2 กม. และโดยเฉลี่ย 2-3 กม. บนบก ชีวมณฑลครอบคลุมส่วนล่างของบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ พีโดสเฟียร์ (ดิน) และส่วนบนของเปลือกโลก (หิน)

องค์ประกอบและคุณสมบัติของชีวมณฑล

ชีวมณฑลซึ่งเป็นระบบนิเวศระดับโลก (นิเวศน์) เช่นเดียวกับระบบนิเวศอื่นๆ ประกอบด้วยส่วนที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิต

ส่วนที่ไม่มีชีวิตแสดงโดย:

1. ดินและหินที่อยู่ลึกลงไปถึงระดับความลึกที่ยังคงมีสิ่งมีชีวิตเข้ามาแลกเปลี่ยนกับสารของหินเหล่านี้และสภาพแวดล้อมทางกายภาพของพื้นที่รูพรุน

1. อากาศในบรรยากาศไปสู่ที่สูงซึ่งการสำแดงของชีวิตยังคงเป็นไปได้

1. สภาพแวดล้อมทางน้ำ - มหาสมุทร แม่น้ำ ทะเลสาบ ฯลฯ
2. อุณหภูมิที่เหมาะสม: ไม่สูงเกินไปเพื่อให้โปรตีนไม่จับตัวเป็นก้อนและไม่ต่ำเกินไปเพื่อให้เอนไซม์ - ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมี - ทำงานตามปกติ
3. สิ่งมีชีวิตต้องการแร่ธาตุขั้นต่ำในการยังชีพ

ส่วนทางชีวภาพประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตในกลุ่มแท็กซ่าทั้งหมดที่ทำหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของชีวมณฑล โดยที่สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้: การไหลของอะตอมทางชีวภาพ สิ่งมีชีวิตดำเนินการการไหลของอะตอมผ่านการหายใจ โภชนาการ และการสืบพันธุ์ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการแลกเปลี่ยนสสารระหว่างทุกส่วนของชีวมณฑลชีวมณฑล การอพยพของดิน ระบบนิเวศอะตอม

การอพยพของอะตอมในชีวมณฑลนั้นขึ้นอยู่กับหลักการทางชีวเคมีสองประการ:

1 มุ่งมั่นเพื่อการสำแดงอย่างสูงสุด เพื่อ “ทุกแห่ง” ของชีวิต

2 รับประกันความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเพิ่มการอพยพของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ

รูปแบบเหล่านี้แสดงให้เห็นเป็นหลักในความปรารถนาของสิ่งมีชีวิตที่จะ "ยึดครอง" พื้นที่ทั้งหมดที่ปรับให้เข้ากับชีวิตไม่มากก็น้อย สร้างระบบนิเวศหรือส่วนหนึ่งของมัน แต่ระบบนิเวศใดๆ ก็มีขอบเขต และมีขอบเขตของตัวเองทั้งในระดับดาวเคราะห์และชีวมณฑล

เมื่อพิจารณาชีวมณฑลโดยทั่วไปว่าเป็นระบบนิเวศของดาวเคราะห์ แนวคิดเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตในฐานะมวลสิ่งมีชีวิตทั้งหมดของโลกได้รับความสำคัญเป็นพิเศษ -3-

องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิตยืนยันความสามัคคีของธรรมชาติ - ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกันกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตเพียงอัตราส่วนขององค์ประกอบเหล่านี้เท่านั้นที่แตกต่างกันและโครงสร้างของโมเลกุลก็แตกต่างกัน

คุณสมบัติของชีวมณฑล

ชีวมณฑลก็เหมือนกับระบบนิเวศระดับล่างอื่นๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นชีวมณฑล มีลักษณะเฉพาะด้วยระบบคุณสมบัติที่รับรองการทำงาน การควบคุมตนเอง ความเสถียร และพารามิเตอร์อื่นๆ ลองดูที่หลัก

1. ชีวมณฑลเป็นระบบรวมศูนย์

องค์ประกอบหลักของมันคือสิ่งมีชีวิต (สิ่งมีชีวิต)

2. ชีวมณฑลเป็นระบบเปิด การมีอยู่ของมันเป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงหากปราศจากแหล่งพลังงานจากภายนอก

โดยได้รับอิทธิพลจากพลังจักรวาล ซึ่งโดยหลักแล้วคือกิจกรรมสุริยะ

ชีวมณฑลเป็นระบบควบคุมตนเอง ปัจจุบันคุณสมบัตินี้เรียกว่าสภาวะสมดุล ซึ่งหมายถึงความสามารถในการกลับคืนสู่สภาพเดิม เพื่อดับการรบกวนที่เกิดขึ้นด้วยการเปิดกลไกหลายอย่าง

อันตรายของสถานการณ์ทางนิเวศวิทยาสมัยใหม่มีความเกี่ยวข้องเป็นหลักกับความจริงที่ว่าแนวของสภาวะสมดุลเชิงกลและหลักการ Le Guiatier-Brown ถูกรบกวนหากไม่ได้อยู่บนดาวเคราะห์ก็จะหยุดชะงักในระดับภูมิภาคขนาดใหญ่ ผลที่ตามมาคือการล่มสลายของระบบนิเวศ หรือการเกิดขึ้นของระบบที่ไม่เสถียร เช่น agrocenosis หรือคอมเพล็กซ์ที่มีลักษณะเป็นเมือง ซึ่งแทบจะไร้คุณสมบัติของสภาวะสมดุล

ชีวมณฑลเป็นระบบที่มีความหลากหลายอย่างมาก

ความหลากหลายเป็นทรัพย์สินที่สำคัญที่สุดของระบบนิเวศทั้งหมด ชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศระดับโลกที่มีความหลากหลายมากที่สุดในบรรดาระบบอื่นๆ ความหลากหลายถือเป็นเงื่อนไขหลักสำหรับความยั่งยืนของระบบนิเวศและชีวมณฑลโดยรวม เงื่อนไขนี้เป็นสากลจนกลายเป็นกฎหมาย

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของชีวมณฑลคือการมีอยู่ของกลไกที่รับประกันการไหลเวียนของสสารและความสิ้นเปลืองที่เกี่ยวข้องขององค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดและสารประกอบของพวกมัน

ดินเป็นองค์ประกอบเฉพาะของชีวมณฑล

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักธรรมชาติวิทยาชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ V.V. Dokuchaev ผ่านการศึกษาเชอร์โนเซมและดินอื่น ๆ ของหุบเขารัสเซียและคอเคซัสได้พิสูจน์แล้วว่าดินเป็นวัตถุตามธรรมชาติและอยู่ภายนอกลักษณะและคุณสมบัติแตกต่างจากหินที่ก่อตัวมาก การกระจายตัวบนพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับรูปแบบทางภูมิศาสตร์ที่เข้มงวด

ความหลากหลายของดินมีมากมายมหาศาล นี่เป็นเพราะความหลากหลายของปัจจัยการก่อตัวของดิน: หิน อายุพื้นผิว ประชากรพืชและสัตว์ และการบรรเทาทุกข์

ดินเป็นสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติและสภาพแวดล้อมสิ่งมีชีวิตพิเศษที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของหินบนพื้นผิวดินโดยกิจกรรมร่วมกันของสิ่งมีชีวิต น้ำ และอากาศ

กระบวนการสร้างดินบนโลกเป็นกระบวนการสร้างอินทรียวัตถุในดิน การสะสมทางชีวภาพ และการเกิดขึ้นของความอุดมสมบูรณ์ ความยิ่งใหญ่ในระดับและระยะเวลาของดาวเคราะห์

สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล

“ไม่มีแรงเคมีใดบนพื้นผิวโลกที่มีพลังในผลลัพธ์ขั้นสุดท้ายมากไปกว่าสิ่งมีชีวิตโดยรวม”

อะไรทำให้ดาวเคราะห์ของเราแตกต่างโดยพื้นฐานจากดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ ความจริงของชีวิต. “หากไม่มีสิ่งมีชีวิตบนโลก ใบหน้าของมันก็คงไม่เปลี่ยนแปลงและเฉื่อยทางเคมีเหมือนกับใบหน้าที่ไม่อาจขยับได้ของดวงจันทร์ เหมือนกับชิ้นส่วนเฉื่อยของเทห์ฟากฟ้า”

สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลคือจำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด สิ่งมีชีวิตตามความเข้าใจของ Vernadsky ถือเป็นวัตถุออกฤทธิ์รูปแบบหนึ่ง และพลังงานของมันจะยิ่งใหญ่ขึ้น มวลของสิ่งมีชีวิตก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แนวคิดเรื่อง "สิ่งมีชีวิต" ได้รับการแนะนำให้รู้จักกับวิทยาศาสตร์โดย V.I. Vernadsky เข้าใจว่าสิ่งนี้คือสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกนี้

คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตคืออะไร?

คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต

1. สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลมีลักษณะเป็นพลังงานอิสระจำนวนมหาศาล ซึ่งสามารถเทียบได้กับการไหลของลาวาที่ลุกเป็นไฟเท่านั้น แต่พลังงานของลาวานั้นอยู่ได้ไม่นาน

1. ในสิ่งมีชีวิต เนื่องจากการมีอยู่ของเอนไซม์ ปฏิกิริยาเคมีจึงเกิดขึ้นเร็วกว่าในสิ่งไม่มีชีวิตหลายพันเท่าและบางครั้งหลายล้านเท่า เป็นลักษณะของกระบวนการชีวิตที่สารและพลังงานที่ร่างกายได้รับจะถูกประมวลผลและปล่อยออกมาในปริมาณที่มากขึ้น

1. องค์ประกอบทางเคมีส่วนบุคคล (โปรตีน เอนไซม์ และบางครั้งสารประกอบแร่ธาตุแต่ละชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้นในสิ่งมีชีวิตเท่านั้น)

1. สิ่งมีชีวิตมุ่งมั่นที่จะเติมเต็มพื้นที่ที่เป็นไปได้ทั้งหมด ในและ Vernadsky ตั้งชื่อการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตสองรูปแบบเฉพาะ:

ก) เฉื่อยซึ่งดำเนินการโดยการสืบพันธุ์และมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทั้งสัตว์และพืช

b) ใช้งานอยู่ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนไหวโดยตรงของสิ่งมีชีวิต (การวัดลักษณะที่เล็กลงสำหรับพืช)

1. สิ่งมีชีวิตมีความหลากหลายทางสัณฐานวิทยาและทางเคมีมากกว่าสิ่งไม่มีชีวิตอย่างมีนัยสำคัญ ในธรรมชาติ สารประกอบอินทรีย์มากกว่า 2 ล้านชนิดเป็นที่รู้กันว่าเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต ในขณะที่จำนวนแร่ธาตุในสิ่งไม่มีชีวิตมีอยู่ประมาณ 2,000 ซึ่งก็คือขนาดที่ต่ำกว่าสามอันดับ

1. สิ่งมีชีวิตถูกแสดงโดยร่างกายที่กระจัดกระจาย - สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดซึ่งแต่ละชนิดมีกำเนิดของตัวเองและมีองค์ประกอบทางพันธุกรรมของตัวเอง ขนาดของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีตั้งแต่ 2 นาโนเมตรที่เล็กที่สุดไปจนถึง 100 เมตร (ช่วงมากกว่า 109)

1. หลักการ Redi (นักวิชาการ แพทย์ และนักธรรมชาติวิทยาชาวฟลอเรนซ์ ค.ศ. 1626-1697) “สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากสิ่งมีชีวิต” เป็นลักษณะเด่นของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่บนโลกในรูปแบบของการสลับรุ่นอย่างต่อเนื่องและมีลักษณะเฉพาะคือ

ความเชื่อมโยงทางพันธุกรรมกับสิ่งมีชีวิตในยุคธรณีวิทยาที่ผ่านมาทั้งหมด สารอะบิเจนิกที่ไม่มีชีวิตดังที่ทราบกันดีว่าเข้าสู่ชีวมณฑลจากอวกาศและยังถูกนำไปใช้ในส่วนต่างๆ จากเปลือกโลกด้วย อาจมีองค์ประกอบคล้ายคลึงกัน แต่โดยทั่วไปแล้วไม่มีความเชื่อมโยงทางพันธุกรรม “หลักการ Redi...ไม่ได้ระบุ

ความเป็นไปไม่ได้ของการเกิดสิ่งมีชีวิตนอกชีวมณฑลหรือเมื่อมีการสร้างปรากฏการณ์เคมีกายภาพในชีวมณฑล (ตอนนี้หรือก่อนหน้านั้น) ที่ไม่ได้รับการยอมรับในคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ของการจัดระเบียบเปลือกโลกในรูปแบบนี้”

1. สิ่งมีชีวิตซึ่งแสดงโดยสิ่งมีชีวิตจำเพาะ ตรงกันข้ามกับสิ่งไม่มีชีวิต ดำเนินผลงานอันยิ่งใหญ่ตลอดช่วงชีวิตทางประวัติศาสตร์ของมัน

ชีวมณฑลและอวกาศ

โลกเป็นดาวเคราะห์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว โดยอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เพียงระยะทางเดียวที่เป็นไปได้ ซึ่งเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิของพื้นผิวโลกที่น้ำสามารถอยู่ในสถานะของเหลวได้

โลกได้รับพลังงานจำนวนมหาศาลจากดวงอาทิตย์และในขณะเดียวกันก็รักษาอุณหภูมิให้คงที่โดยประมาณ ซึ่งหมายความว่าโลกของเราปล่อยพลังงานออกสู่อวกาศเกือบจะเท่ากันกับที่ได้รับจากอวกาศ การไหลเข้าและการไหลออกจะต้องมีความสมดุล ไม่เช่นนั้นระบบจะสูญเสียเสถียรภาพในวันหนึ่ง โลกจะร้อนขึ้นหรือกลายเป็นน้ำแข็งและกลายเป็นร่างที่ไร้ชีวิต

ชีวมณฑลมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับอวกาศ กระแสพลังงานที่เข้าสู่โลกสร้างเงื่อนไขที่เอื้อต่อสิ่งมีชีวิต สนามแม่เหล็กและเกราะป้องกันโอโซนช่วยปกป้องโลกจากรังสีคอสมิกที่มากเกินไปและรังสีดวงอาทิตย์ที่รุนแรง รังสีคอสมิกที่เข้าสู่ชีวมณฑลทำให้เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงและส่งผลต่อกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต

ปฏิสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยาของสิ่งมีชีวิต: ใครกินอะไร

Planet Earth แตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นตรงที่ชีวมณฑลของมันประกอบด้วยสารที่ไวต่อการไหลของรังสีดวงอาทิตย์ - คลอโรฟิลล์ เป็นคลอโรฟิลล์ที่ช่วยให้มั่นใจในการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีด้วยความช่วยเหลือซึ่งกระบวนการลดคาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์เกิดขึ้นในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพ

ในพืชสีเขียว การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น - กระบวนการผลิตคาร์โบไฮเดรตจากน้ำและออกซิเจนไดออกไซด์ (ซึ่งอยู่ในอากาศหรือน้ำ) ในกรณีนี้ ออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาเป็นผลพลอยได้ พืชสีเขียวจัดเป็นออโตโทรฟ - สิ่งมีชีวิตที่รับองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับชีวิตจากสสารเฉื่อยที่อยู่รอบตัวและไม่ต้องการสารประกอบอินทรีย์สำเร็จรูปของสิ่งมีชีวิตอื่นในการสร้างร่างกาย แหล่งพลังงานหลักที่ใช้โดยออโตโทรฟคือดวงอาทิตย์เฮเทอโรโทรฟ - สิ่งเหล่านี้คือสิ่งมีชีวิตที่ต้องการอินทรียวัตถุที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตอื่นเพื่อเป็นสารอาหาร

เฮเทอโรโทรฟจะค่อยๆ เปลี่ยนอินทรียวัตถุที่เกิดจากออโตโทรฟ และทำให้สารอินทรีย์มีสถานะเป็นแร่ธาตุดั้งเดิม

ฟังก์ชั่นการทำลายล้าง (ทำลาย) ดำเนินการโดยตัวแทนของแต่ละอาณาจักรของสิ่งมีชีวิต - การเน่าเปื่อยการย่อยสลาย - คุณสมบัติที่สำคัญของการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด พืชก่อให้เกิดอินทรียวัตถุและเป็นผู้ผลิตคาร์โบไฮเดรตรายใหญ่ที่สุดในโลก แต่พวกมันยังปล่อยออกซิเจนที่จำเป็นต่อชีวิตโดยเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง

ในระหว่างกระบวนการหายใจ คาร์บอนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นในร่างกายของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งพืชจะใช้สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกครั้ง นอกจากนี้ยังมีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่การทำลายอินทรียวัตถุที่ตายแล้วเป็นวิธีโภชนาการ มีสิ่งมีชีวิตที่มีสารอาหารหลายชนิดผสมกันเรียกว่ามิกโซโทรฟ

ในชีวมณฑล กระบวนการเกิดขึ้นโดยเปลี่ยนอนินทรีย์ สารเฉื่อยให้เป็นสารอินทรีย์ และจัดเรียงสารอินทรีย์กลับเป็นแร่ธาตุ การเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของสารในชีวมณฑลนั้นดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิตซึ่งทุกประเภทมีความเชี่ยวชาญในวิธีการทางโภชนาการที่หลากหลาย

การอพยพของอะตอมทางชีวภาพ - ทรัพย์สินทางนิเวศของชีวมณฑล

สสารจำนวนจำกัดที่มีอยู่ในชีวมณฑลได้รับคุณสมบัติของอนันต์ผ่านวัฏจักรของสสาร

ภาพวัฏจักรของสสารในชีวมณฑลถูกสร้างขึ้นโดยกังหันน้ำของโรงสี อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ล้อหมุนได้ จำเป็นต้องมีน้ำไหลสม่ำเสมอ ในทำนองเดียวกัน การไหลของพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาจากอวกาศจะเปลี่ยน "วงล้อแห่งชีวิต" บนโลกของเรา ล้อหมุนเร็วแค่ไหน? ในระหว่างวัฏจักรชีวธรณีเคมี อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ผ่านสิ่งมีชีวิตมานับครั้งไม่ถ้วน ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนทั้งหมดในบรรยากาศจะ "หมุนเวียน" ผ่านสิ่งมีชีวิตในปี 2543 คาร์บอนไดออกไซด์ใน 200-300 ปี และน้ำทั้งหมดในชีวมณฑลภายใน 2 ล้านปี

สิ่งมีชีวิตเป็นตัวรับพลังงานแสงอาทิตย์ที่สมบูรณ์แบบ

พลังงานที่ดูดซับและใช้ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงแล้วกักเก็บเป็นพลังงานเคมีของคาร์โบไฮเดรตนั้นมีขนาดใหญ่มาก มีรายงานว่าเทียบได้กับพลังงานที่ใช้โดยเมืองใหญ่ 100,000 เมืองตลอดระยะเวลา 100 ปี Heterotrophs ใช้อินทรียวัตถุของพืชเป็นอาหาร: อินทรียวัตถุถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนซึ่งถูกส่งไปยังร่างกายโดยอวัยวะทางเดินหายใจโดยมีการก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ - ปฏิกิริยาไปในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น สิ่งที่ทำให้ชีวิต "นิรันดร์" คือการมีอยู่ของออโตโทรฟและเฮเทอโรโทรฟไปพร้อมๆ กัน

ข้อเท็จจริงและเหตุผลเกี่ยวกับ "วงล้อแห่งชีวิต" ในชีวมณฑลให้สิทธิ์ในการพูดคุยเกี่ยวกับกฎของการอพยพของอะตอมทางชีวภาพซึ่งกำหนดโดย V.I. Vernadsky: การอพยพขององค์ประกอบทางเคมีบนพื้นผิวโลกและในชีวมณฑลโดยรวมเกิดขึ้นไม่ว่าจะด้วยการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิตหรือเกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อม

ลักษณะทางธรณีเคมีถูกกำหนดโดยสิ่งมีชีวิต ทั้งที่อาศัยอยู่ในชีวมณฑลในปัจจุบันและที่กระทำต่อโลกตลอดประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา

สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรต่าง ๆ และประเภทต่าง ๆ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการไหลเวียนของสารและการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้เผยให้เห็นกฎของการอพยพทางชีวภาพของอะตอม V.I. Vernadsky: ในชีวมณฑลการอพยพขององค์ประกอบทางเคมีเกิดขึ้นพร้อมกับการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิต การอพยพของอะตอมทางชีวภาพทำให้แน่ใจถึงความต่อเนื่องของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลด้วยปริมาณสสารที่จำกัดและการไหลของพลังงานที่คงที่

ชีวมณฑลพัฒนาขึ้นอย่างไร: ภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อม 5 ประการ

เนื่องจากผู้ก่อตั้งบรรพชีวินวิทยาสมัยใหม่ค้นพบว่าตะกอนฟอสซิลช่วยให้เราสามารถอ่านเส้นทางการพัฒนาของชีวิตได้ เราจึงได้เรียนรู้ว่าโลกอินทรีย์บนโลกมีประสบการณ์เหตุการณ์โศกนาฏกรรมที่เกือบจะทำลายล้างสิ่งมีชีวิตบนโลกมากกว่าหนึ่งครั้ง ในช่วง 500 ล้านปีที่ผ่านมา โลกป่วยหนักโดยไม่คาดคิดหลายครั้ง และครั้งหนึ่ง - เมื่อ 250 ล้านปีก่อน - ชีวิตบนโลกเกือบจะหยุดลง

ผู้เชี่ยวชาญระบุภัยพิบัติหลัก 5 ประการที่ชีวมณฑลได้ประสบ ได้แก่ ยุคคาร์บอนิเฟอรัส ยุคเพอร์เมียน ไทรแอสซิก ยุคจูราสสิก และยุคครีเทเชียส ภัยพิบัติแต่ละครั้งนำไปสู่การพัฒนาของสิ่งมีชีวิต: การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น การเกิดขึ้นของสายพันธุ์มากขึ้น การรุกเข้าสู่สภาพความเป็นอยู่ใหม่

ด้วยความหายนะทุกอย่างที่เกิดขึ้นในชีวมณฑล พร้อมด้วยมวลของสายพันธุ์ที่พ่ายแพ้ เรายังเห็นผู้ชนะด้วย ในตอนแรกมีเพียงไม่กี่คน แต่พวกเขารู้วิธี "เก็บเกี่ยว" ผลแห่งชัยชนะโดยเติมเต็มพื้นที่ว่างด้วยเผ่าพันธุ์ของพวกเขาเอง อย่างไรก็ตาม ไม่มีสัตว์สายพันธุ์ใหม่สักตัวเดียวที่สามารถถูกกล่าวหาว่าเกี่ยวข้องกับภัยพิบัติเพื่อความเจริญรุ่งเรืองของสายพันธุ์หรือครอบครัวของมันได้ ความหายนะเกิดขึ้นด้วยเหตุผลทางจักรวาลหรือทางโลกล้วนๆเนื่องจากลักษณะเฉพาะของการพัฒนาสิ่งมีชีวิตเมื่อบางส่วนถูกกดขี่หรือถูกกำจัดออกจากพื้นโลกโดยคนอื่น ๆ ที่ไม่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพธรรมชาติที่เปลี่ยนแปลงไป

การพัฒนาสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล - การเพิ่มระดับขององค์กรและระดับของการปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม - เกิดขึ้นจากภัยพิบัติ - การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต ความขัดแย้งระหว่างองค์ประกอบทางชีวภาพและทางชีวภาพที่กำหนดไว้ของชีวมณฑลในระหว่างการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหันตามเวลาทางธรณีวิทยาได้รับการแก้ไขในแต่ละครั้งเนื่องจากความหลากหลายและความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล สิ่งมีชีวิตได้รักษาชีวิตในชีวมณฑลมาโดยตลอดเนื่องจากการอยู่รอดของสายพันธุ์ที่ปรับตัวได้มากขึ้น

ความยั่งยืนของชีวมณฑล

ความร่ำรวยของโลกที่มีชีวิตสร้างความหลงใหลและยินดีให้กับมนุษย์มาตั้งแต่สมัยโบราณ ความหลากหลายของสายพันธุ์ไม่ได้ทำให้ความหลากหลายทางชีวภาพหมดไป ภายในแต่ละสปีชีส์ ประชากรและปัจเจกบุคคล รวมถึงมนุษย์ มีความหลากหลายทางพันธุกรรมมากกว่าที่คิดไว้มาก บุคคลสองคนที่ได้รับการสุ่มเลือกจะมีความแตกต่างกันในโครโมโซมหลายร้อยหรืออาจจะหลายพัน ความแตกต่างดังกล่าวมีความสำคัญมาก หลายอย่างเกี่ยวข้องกับความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม กำหนดความสามารถในการปรับตัวหรือแม้แต่ความเป็นไปได้ของการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด โดยนึกถึงว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติยังคงดำเนินต่อไป

ความหลากหลายทางชีวภาพรับประกันความยั่งยืนของชีวมณฑลได้อย่างไร คำตอบนั้นง่ายมาก: ผ่านความสัมพันธ์และการมีปฏิสัมพันธ์มากมาย ทั้งระหว่างกันเองและกับเรื่องทางอ้อม ชีวมณฑลมีกระบวนการควบคุมผลป้อนกลับชุดใหญ่ และด้วยเหตุนี้จึงมีชุดกระบวนการแบบวนรอบที่ช่วยให้สามารถชดเชยสภาวะที่เปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นชีวมณฑลจึงสามารถรับมือกับงานควบคุมสภาพความเป็นอยู่ที่ต้องการโดยอัตโนมัติได้ค่อนข้างง่าย

เสถียรภาพของระบบนิเวศทั่วโลกได้รับการรับรองจากความซ้ำซ้อนขององค์ประกอบการทำงาน หากมีออโตโทรฟหลายประเภทในระบบนิเวศ ซึ่งแต่ละประเภทมีสภาวะอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดอาจไม่เปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิผันผวน

ความสามารถในการปรับตัวของชีวมณฑลต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภายนอกเป็นกระบวนการที่ได้รับคำสั่งซึ่งสามารถแทนที่สปีชีส์หนึ่งด้วยอีกสปีชีส์หนึ่งได้ และในขณะเดียวกันก็เป็นกระแสของสมดุลไดนามิกที่เปลี่ยนไป ความหลากหลายทางชีวภาพของชีวมณฑลทำให้แน่ใจได้ถึงวัฏจักรทางชีวเคมีที่ต่อเนื่องของสสารและการไหลของพลังงาน โดยรักษาความเชื่อมโยงของธรณีสเฟียร์ทั้งหมด: บรรยากาศ เปลือกโลก ไฮโดรสเฟียร์ สร้างความสมบูรณ์ของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ

ชีวมณฑลและมนุษย์: อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

โลกรู้แล้วเกี่ยวกับอันตรายที่คุกคามมัน และคราวนี้สิ่งมีชีวิตที่รับผิดชอบต่อภัยพิบัติที่กำลังจะเกิดขึ้นก็เป็นที่รู้จัก -มนุษย์ . การปรากฏตัวของมันนำหน้าด้วยช่วงเวลาอันยาวนานซึ่งบรรพบุรุษของ Homo sapiens - hominids เกิดขึ้น วิวัฒนาการ และหลีกทางให้กันและกัน พวกเขาพัฒนาและดำเนินชีวิตตามกระแสชีวิตทั่วไป เป็นผู้มีส่วนร่วม และมีความต้องการและสัญชาตญาณที่หลากหลายซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับชีวิตและวิวัฒนาการ ทั้งหมดนี้ทำให้การไหลเวียนของชีวิตเป็นองค์รวม มีความเสี่ยงได้ง่ายในแต่ละลิงก์ และในทางกลับกัน มีการป้องกันตนเองและป้องกันอย่างดีโดยระบบ

นับพันปีผ่านไป อารยธรรมอันยิ่งใหญ่ที่มนุษย์สร้างขึ้นได้เกิดขึ้นและตายไป ความงดงามของอารยธรรมสมัยใหม่ - ความอุดมสมบูรณ์และความหลากหลายของสินค้า การขนส่ง เที่ยวบินอวกาศ โอกาสสำหรับผู้คนจำนวนมากที่จะมีส่วนร่วม

วิทยาศาสตร์ ศิลปะ และสุดท้ายคือวัยชราที่ปลอดภัย ทั้งหมดนี้เป็นผลมาจากพลังงานประดิษฐ์จำนวนมหาศาลที่มนุษยชาติได้เริ่มผลิตขึ้นในขณะนี้ เราไม่ได้อาศัยอยู่ด้วยพลังงานของดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับพืชและสัตว์ แต่ใช้ปริมาณสำรองคาร์บอน เช่น น้ำมัน ถ่านหิน ก๊าซ หินดินดาน ซึ่งถูกสะสมโดยชีวมณฑลในอดีตเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี

แต่จะเกิดอะไรขึ้นกับสมดุลความร้อนของโลก? พลังงานประดิษฐ์จะกระจายไปและนำไปใช้เพื่อให้ความร้อนแก่โลก พื้นผิวแข็ง มหาสมุทร และชั้นบรรยากาศ ถึงเวลาที่พลังงานประดิษฐ์จะเริ่มส่งผลต่อโครงสร้างสมดุลความร้อนของโลก

ดังนั้นแนวคิดที่แพร่หลายที่ว่าการเพิ่มปริมาณพลังงานที่มนุษย์ผลิตออกมานั้นดีอยู่เสมอนั้นจำเป็นต้องมีการแก้ไขด้วย: การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยของโลก 4-5 องศาคุกคามมนุษยชาติด้วยภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อม และนี่ก็มีเส้นที่ไม่สามารถข้ามได้

ไม่ใช่เรื่องง่ายเลยที่จะคาดเดาล่วงหน้าถึงผลลัพธ์ของภาวะโลกร้อนดังกล่าวแม้จะในแง่ทั่วไปก็ตาม เมื่ออุณหภูมิเฉลี่ยเพิ่มขึ้น ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเส้นศูนย์สูตรกับขั้วก็จะลดลง และนี่คือเครื่องยนต์หลักที่ทำให้บรรยากาศเคลื่อนที่โดยถ่ายเทความร้อนจากเขตเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วโลก หากความแตกต่างของอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเข้มของการไหลเวียนของบรรยากาศจะเพิ่มขึ้น หากลดลงการไหลเวียนของบรรยากาศจะช้าลงและการถ่ายเทความชื้นจะลดลง ซึ่งหมายความว่าพื้นที่แห้งแล้งจะแห้งแล้งยิ่งขึ้น และผลผลิตของสิ่งมีชีวิตก็ลดลง

ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ผ่านมา นักภูมิศาสตร์ นักอุตุนิยมวิทยา นักธรณีฟิสิกส์ ศาสตราจารย์ A.I. Voikov ผู้ก่อตั้งหอดูดาวธรณีฟิสิกส์แห่งแรกในรัสเซียได้กำหนดกฎหมายที่รู้จักกันดี: อบอุ่นในภาคเหนือ - แห้งแล้งในภาคใต้ กฎนี้ซึ่งปัจจุบันเรียกว่ากฎของ Voikov ได้สรุปข้อสังเกตหลายปี เมื่อใดก็ตามที่อุณหภูมิเฉลี่ยทางตอนเหนือมีการเปลี่ยนแปลงตามวัฏจักร อุณหภูมิเริ่มอุ่นขึ้น จำนวนปีที่แห้งแล้งจะเพิ่มขึ้นในภูมิภาคโวลก้า คาซัคสถาน และพื้นที่อื่นๆ ของยูเรเซียตะวันออกเฉียงใต้ พืชพรรณในทะเลทรายและกึ่งทะเลทรายตอบสนองโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อการเปลี่ยนแปลงของการตกตะกอน

มนุษย์กำลังมองหาวิธีจำกัดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติ เพราะเขาตระหนักถึงการพึ่งพาสถานะของชีวมณฑล ผู้คนตระหนักดีว่ากิจกรรมของพวกเขาจะต้องเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงและปฏิบัติตามกฎธรรมชาติของชีวมณฑลภายในขอบเขตที่กิจกรรมทั้งหมดในชีวิตเท่านั้นที่สามารถเกิดขึ้นได้

เราได้ติดตามปรากฏการณ์เดียวเท่านั้นที่ยืนยันว่าขณะนี้บุคคลสามารถข้าม "เส้นร้ายแรง" นั้นได้อย่างง่ายดายมาก ซึ่งเป็นเส้นที่เกินกว่าที่กระบวนการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการดำรงอยู่ของเขาที่ไม่อาจย้อนกลับได้จะเริ่มขึ้น ชีวมณฑลจะเริ่มเปลี่ยนไปสู่สถานะใหม่ และอาจไม่มีที่สำหรับมนุษย์ในสถานะใหม่ นั่นคือเหตุผลที่มนุษยชาติต้องสามารถคาดการณ์ผลลัพธ์ของการกระทำของตนได้ และรู้ว่า "เส้นต้องห้าม" อยู่ที่ไหน ซึ่งแยกความเป็นไปได้ในการพัฒนาอารยธรรมต่อไปจากการสูญพันธุ์อย่างรวดเร็วไม่มากก็น้อย

สิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาแต่ละสายพันธุ์ (และมนุษย์ก็ไม่มีข้อยกเว้น) สามารถอาศัยอยู่ในขอบเขตที่ค่อนข้างแคบของสภาพแวดล้อมที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรม หากสภาพแวดล้อมการดำรงชีวิตเปลี่ยนแปลงเร็วกว่าการปรับตัวหรือการจัดโครงสร้างใหม่ของสายพันธุ์ให้เป็นรูปแบบใหม่ สิ่งมีชีวิตนั้นก็จะตายไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

การปกคลุมของสิ่งมีชีวิตบนโลกกำลังเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก มันหดตัวและบางลง แม้แต่ในแง่กลไกล้วนๆ ป่าไม้กำลังหายไป ดินสีดำกำลังเสื่อมโทรม ฯลฯ รากฐานของทั้งสภาพแวดล้อมในชีวิตและการพัฒนาทางเศรษฐกิจกำลังหายไปจากใต้ฝ่าเท้าของมนุษยชาติ

ในปัจจุบัน กระบวนการทำให้สิ่งมีชีวิตหมดสิ้นและการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตมีถึงสิบเท่า และในบางกรณีรุนแรงกว่าการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์เมื่อ 65 ล้านปีก่อนถึงร้อยเท่า สายพันธุ์ไม่เพียงแต่สูญพันธุ์ โครงสร้างทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตก็เปลี่ยนไปด้วย สัตว์และพืชขนาดใหญ่จะถูกแทนที่ด้วยสัตว์ขนาดเล็ก: สัตว์กีบเท้า - สัตว์ฟันแทะ, สัตว์ฟันแทะ - แมลงที่กินพืชเป็นอาหาร

การสูญเสียองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตอาจนำไปสู่การทำลายระบบชีวธรณีเคมีของโลกอย่างฉุกเฉิน การบิดเบือนวัฏจักรชีวธรณีเคมีทั่วโลกคุกคามว่าธรรมชาติจะแตกต่างออกไป ไม่ใช่สิ่งที่เศรษฐกิจยุคใหม่ต้องปรับตัว จำเป็นต้องมีการยกเครื่องครั้งใหญ่ อันเป็นผลมาจากผลกระทบของมนุษย์ในปัจจุบันลูกหลานถูกคุกคามด้วยความยากจนของทรัพยากรธรรมชาติและทรัพยากรธรรมชาติที่หมดสิ้นไป มนุษยชาติจะต้องรักษาความหลากหลายทางชีวภาพของชีวมณฑลเนื่องจากการลดลงนำไปสู่การหยุดชะงักของกระบวนการชีวมณฑลและการเปลี่ยนแปลงสภาพความเป็นอยู่บนโลกอย่างรุนแรง

บทสรุป

โลกของเรามีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเพราะมีสิ่งมีชีวิตอยู่บนนั้น ชีวิตไม่เพียงแต่ซึมซับองค์ประกอบของน้ำและอากาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพื้นผิวโลกด้วย ชีวิตบนโลกเป็นตัวแทนของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเกิดจากสิ่งมีชีวิตหลายล้านสายพันธุ์และบุคคลหลายพันล้านคน สิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นความหลากหลายทางชีวภาพทั้งหมดของโลก ได้รับการปกป้องจากรังสีคอสมิกด้วยสนามแม่เหล็กโลกและเกราะป้องกันโอโซน ทุกรูปแบบและการสำแดงของชีวิตไม่มีอยู่ด้วยตัวของมันเอง พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนจนกลายเป็นความซับซ้อนของชีวิต -ระบบนิเวศโลก (ชีวมณฑล). ความสัมพันธ์และความเชื่อมโยงในธรรมชาติที่มีชีวิตเหล่านี้น่าทึ่งมาก! แต่ละกลุ่มของสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกันซึ่งก่อตัวเป็นอาณาจักรมีบทบาทเฉพาะในวัฏจักรของสาร ได้แก่ การสร้าง การเปลี่ยนแปลง และการทำลายสารอินทรีย์

แหล่งพลังงานหลักในชีวมณฑลคือดวงอาทิตย์ วัฏจักรทางชีวภาพของสารไม่อนุญาตให้สิ่งมีชีวิตบนโลกถูกรบกวน สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลได้เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของอากาศ น้ำ ดิน กำหนดองค์ประกอบสมัยใหม่ มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของแร่ธาตุและหิน และความโล่งใจของโลก ชีวมณฑลคือสภาพแวดล้อมของชีวิตและผลของกิจกรรมในชีวิต

ภารกิจหลักประการหนึ่งของศตวรรษที่ 21 ซึ่งนิเวศวิทยาต้องมีส่วนร่วมอย่างมาก คือความสำเร็จของความกลมกลืนระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติ

• ชีววิทยา

• 10 เกรด

• 12.06.2018

การไหลเวียนของสสารในชีวมณฑล โลกแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นตรงที่ชีวมณฑลของมันประกอบด้วยสารที่ไวต่อการไหลของรังสีดวงอาทิตย์ - คลอโรฟิลล์ เป็นคลอโรฟิลล์ที่ช่วยให้มั่นใจในการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีด้วยความช่วยเหลือซึ่งกระบวนการลดคาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์เกิดขึ้นในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ในพืชสีเขียว การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น - กระบวนการผลิตคาร์โบไฮเดรตจากน้ำและออกซิเจนไดออกไซด์ (ซึ่งอยู่ในอากาศหรือน้ำ) ในกรณีนี้ ออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาเป็นผลพลอยได้ พืชสีเขียวจัดอยู่ในประเภทออโตโทรฟ - สิ่งมีชีวิตที่นำองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่พวกเขาต้องการสำหรับชีวิตจากสสารเฉื่อยที่อยู่รอบ ๆ และไม่ต้องการสารประกอบอินทรีย์สำเร็จรูปของสิ่งมีชีวิตอื่นเพื่อสร้างร่างกายของพวกเขา Heterotrophs เป็นสิ่งมีชีวิตที่ต้องการอินทรียวัตถุที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตอื่นเพื่อเป็นสารอาหาร เฮเทอโรโทรฟจะค่อยๆ เปลี่ยนอินทรียวัตถุที่เกิดจากออโตโทรฟ และทำให้มีสถานะเป็นแร่ธาตุดั้งเดิม ฟังก์ชั่นการทำลายล้าง (ทำลายล้าง) ดำเนินการโดยตัวแทนของอาณาจักรแห่งสิ่งมีชีวิตแต่ละแห่ง การเน่าเปื่อยและการสลายตัวเป็นคุณสมบัติสำคัญของการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด พืชก่อตัวเป็นอินทรียวัตถุและเป็นผู้ผลิตคาร์โบไฮเดรตรายใหญ่ที่สุดในโลก แต่พวกมันยังผลิตออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตโดยเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ในระหว่างกระบวนการหายใจ คาร์บอนไดออกไซด์จะเกิดขึ้นในร่างกายของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ซึ่งพืชจะใช้สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกครั้ง นอกจากนี้ยังมีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่การทำลายอินทรียวัตถุที่ตายแล้วเป็นวิธีโภชนาการ สิ่งมีชีวิตหลายชนิดมีสารอาหารผสมกัน เรียกว่า มิโซโทรฟ ในชีวมณฑล กระบวนการเกิดขึ้นโดยเปลี่ยนอนินทรีย์ สารเฉื่อยให้เป็นสารอินทรีย์ และจัดเรียงสารอินทรีย์กลับเป็นแร่ธาตุ การเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของสารในชีวมณฑลนั้นดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิตซึ่งทุกประเภทมีความเชี่ยวชาญในวิธีการทางโภชนาการที่หลากหลาย สสารจำนวนจำกัดที่มีอยู่ในชีวมณฑลได้รับคุณสมบัติของอนันต์ผ่านวัฏจักรของสสาร ส่วนประกอบทั้งหมดของชีวมณฑลมีปฏิสัมพันธ์กัน (รูปที่ 6) ทำให้มั่นใจได้ถึงเสถียรภาพของระบบ ข้าว. 6. องค์ประกอบทางนิเวศวิทยา ในระหว่างวัฏจักรชีวธรณีเคมี อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ผ่านสิ่งมีชีวิตมานับครั้งไม่ถ้วน ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนทั้งหมดในบรรยากาศจะ "หมุนเวียน" ผ่านสิ่งมีชีวิตในปี 2543 คาร์บอนไดออกไซด์ใน 200-300 ปี และน้ำทั้งหมดในชีวมณฑลใน 2 ล้าน ปี. สิ่งมีชีวิตเป็นตัวรับพลังงานแสงอาทิตย์ที่สมบูรณ์แบบ พลังงานที่ดูดซับและใช้ในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงแล้วกักเก็บเป็นพลังงานเคมีของคาร์โบไฮเดรตนั้นมีขนาดใหญ่มาก มีรายงานว่าเทียบได้กับพลังงานที่ใช้โดยเมืองใหญ่ 100,000 เมืองตลอดระยะเวลา 100 ปี Heterotrophs ใช้อินทรียวัตถุของพืชเป็นอาหาร: อินทรียวัตถุถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนซึ่งอวัยวะทางเดินหายใจส่งไปยังร่างกายโดยก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น สิ่งที่ทำให้ชีวิต "นิรันดร์" คือการมีอยู่ของออโตโทรฟและเฮเทอโรโทรฟไปพร้อมๆ กัน ข้อเท็จจริงและการอภิปรายเกี่ยวกับ "วงล้อแห่งชีวิต" ในชีวมณฑลให้สิทธิ์ในการพูดคุยเกี่ยวกับกฎของการอพยพของอะตอมทางชีวภาพซึ่งกำหนดโดย V.I. Vernadsky: การอพยพขององค์ประกอบทางเคมีบนพื้นผิวโลกและในชีวมณฑลโดยรวมนั้นดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิตหรือเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีลักษณะทางธรณีวิทยาเคมีถูกกำหนดโดยสิ่งมีชีวิตทั้งที่อาศัยอยู่ในขณะนี้ ชีวมณฑลและสิ่งที่กระทำบนโลกตลอดประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรต่าง ๆ และประเภทต่าง ๆ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการไหลเวียนของสารและการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้เผยให้เห็นกฎของการอพยพทางชีวภาพของอะตอม V.I. Vernadsky: ในชีวมณฑลการอพยพขององค์ประกอบทางเคมีเกิดขึ้นพร้อมกับการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิต ชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศระดับโลก ระบบนิเวศตามที่กล่าวไว้ข้างต้นคือระบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและถิ่นที่อยู่ของพวกมัน ระบบนิเวศมีหลายระดับของความซับซ้อนและขนาด ระบบนิเวศที่เล็กกว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศที่ใหญ่กว่า ซึ่งในทางกลับกันก็เป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศที่ใหญ่กว่าด้วยซ้ำ ระบบนิเวศขนาดใหญ่ (ทวีป มหาสมุทร ฯลฯ) ก่อให้เกิดระบบนิเวศทั่วโลก - ชีวมณฑล ชีวมณฑลมีลักษณะเฉพาะด้วยวัฏจักรพลังงานที่กำหนดโดยบทบาททางโภชนาการที่แตกต่างกันของผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลาย นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญของระบบนิเวศ ซึ่งรับประกันเสถียรภาพของระบบนิเวศ ชีวมณฑลมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติทั้งหมดของระบบนิเวศ ชีวมณฑลรวมถึงสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในโลก เช่นเดียวกับถิ่นที่อยู่ของพวกมัน เช่น มหาสมุทร พื้นดิน บรรยากาศ ผู้เข้าร่วมทั้งสามในห่วงโซ่อาหารมีอยู่ในชีวมณฑล: ผู้ผลิตซึ่งแสดงโดยออโตโทรฟ ผู้บริโภค (สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิค) และผู้ย่อยสลาย (สิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคที่ย่อยสลายสารอินทรีย์) ชีวมณฑลในฐานะระบบนิเวศ มีความเสถียรและเป็นอมตะตราบใดที่ผู้ผลิตยังคงอยู่ ในบรรดาระบบนิเวศทั้งหมด ชีวมณฑลซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุดมีเสถียรภาพมากที่สุด ด้วยเหตุนี้ ชีวมณฑลจึงเป็นระบบนิเวศ เนื่องจากชีวมณฑลรวมระบบนิเวศทั้งหมดบนโลกเข้าด้วยกัน จึงเรียกว่าระบบนิเวศ "สากล" ข้อสรุป ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการทำงานที่กำหนดไว้ในบทนำให้เสร็จสิ้น สามารถสรุปเกี่ยวกับงานที่ทำไปได้ ชีวมณฑลเป็นระบบนิเวศระดับโลก เนื่องจากมีคุณสมบัติทั้งหมดของระบบนิเวศ ส่งผลให้ชีวมณฑลมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงในชีวมณฑลภายใต้อิทธิพลของกิจกรรมของมนุษย์เป็นการเปลี่ยนแปลงของชีวมณฑลไปสู่เทคโนสเฟียร์อย่างถาวร ในเงื่อนไขของการหยุดชะงักที่ทันสมัยของห่วงโซ่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและที่อยู่อาศัยของพวกมัน (การทำลายการเชื่อมต่อในห่วงโซ่อาหารที่อยู่อาศัย ฯลฯ ) สิ่งที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือข้อเท็จจริงเชิงลบที่การละเมิดความสมบูรณ์ของระบบเนื่องจากการพังทลายของ การเชื่อมต่อลดแนวโน้มตามธรรมชาติต่อความสมดุลซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก ซึ่งเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนพลังงานที่สมดุลเป็นหลัก การทำความเข้าใจว่าชีวมณฑลในฐานะระบบนิเวศมีคุณภาพหลักของระบบใด ๆ - การดำรงอยู่ของความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ร่วมกัน สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบใด ๆ ของชีวมณฑลย่อมส่งผลกระทบต่อส่วนอื่น ๆ ทั้งหมดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และท้ายที่สุดสิ่งที่สำคัญที่สุดคือ พลังสมัยใหม่ในการเปลี่ยนแปลงชีวมณฑล - มนุษย์; ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่การอนุรักษ์ชีวมณฑลจะต้องรู้เกี่ยวกับองค์กรและกลไกการทำงานของมัน

นิเวศวิทยา (จากภาษากรีก Οικος - บ้าน บ้าน เศรษฐกิจ ที่พักอาศัย ถิ่นที่อยู่ บ้านเกิด และ γόγος - แนวคิด หลักคำสอน วิทยาศาสตร์) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างธรรมชาติที่มีชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต คำนี้ถูกเสนอครั้งแรกในหนังสือ “สัณฐานวิทยาทั่วไปของสิ่งมีชีวิต” ในปี พ.ศ. 2409 โดยนักชีววิทยาชาวเยอรมัน Ernst Haeckel นักวิจัยสมัยใหม่ส่วนใหญ่เชื่อว่านิเวศวิทยาเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสภาพการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตและความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมที่พวกมันอาศัยอยู่ Odum นักนิเวศวิทยาชาวอเมริกันให้คำจำกัดความทั่วไปเพิ่มเติมว่า "นิเวศวิทยาเป็นสาขาความรู้แบบสหวิทยาการศาสตร์ของโครงสร้างของระบบหลายระดับในธรรมชาติสังคมและความสัมพันธ์ระหว่างกัน"

นิเวศวิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์ช่วยแก้ปัญหาต่อไปนี้:

· ศึกษากฎและรูปแบบของปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม

· ศึกษาการก่อตัว โครงสร้างและการทำงานของระบบชีวภาพเหนือสิ่งมีชีวิต (ประชากร, biocenosis, biogeocenosis (ระบบนิเวศ), ชีวนิเวศ, ชีวมณฑล)

· ศึกษากฎหมายและรูปแบบของปฏิสัมพันธ์ของระบบชีววิทยาเหนือสิ่งมีชีวิต (ประชากร, biocenosis, biogeocenosis (ระบบนิเวศ), ชีวนิเวศ, ชีวมณฑล) กับสิ่งแวดล้อม

การแก้ปัญหาที่สิ่งแวดล้อมเผชิญจะช่วยให้เราบรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้:

· การพัฒนาวิธีการปฏิสัมพันธ์ที่เหมาะสมที่สุดระหว่างสังคมและธรรมชาติ โดยคำนึงถึงกฎแห่งการดำรงอยู่ของธรรมชาติ

· คาดการณ์ผลที่ตามมาของผลกระทบของสังคมต่อธรรมชาติเพื่อป้องกันผลลัพธ์เชิงลบ

ในการแก้ปัญหาเธอใช้ทั้งวิธีการของเธอเองและวิธีการของวิทยาศาสตร์อื่น วิธีการของนิเวศวิทยาเองสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: ภาคสนาม ห้องปฏิบัติการ และการทดลอง

นิเวศวิทยามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับวิทยาศาสตร์ เช่น ชีววิทยา เคมี คณิตศาสตร์ ภูมิศาสตร์ ฟิสิกส์ และระบาดวิทยา เมื่อเร็ว ๆ นี้ การวิจัยที่ซับซ้อนแบบสหวิทยาการได้ทำให้ตัวเองเป็นที่รู้จักอย่างแข็งขัน

ขึ้นอยู่กับขนาดของวัตถุที่ทำการศึกษา นิเวศวิทยาแบ่งออกเป็นสาขาวิชาต่อไปนี้: autoecology, นิเวศวิทยาของประชากร, synecology, นิเวศวิทยาภูมิทัศน์, นิเวศวิทยาทั่วโลก (megaecology, การศึกษาชีวมณฑลของโลก)

ในส่วนของวิชาที่ศึกษานั้น แบ่งออกเป็นนิเวศวิทยาของจุลินทรีย์ เห็ดรา พืช สัตว์ และมนุษย์; เช่นเดียวกับเกษตรกรรม อุตสาหกรรม (วิศวกรรม) และทั่วไป (เป็นวินัยทั่วไปทางทฤษฎี)

เมื่อคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมและส่วนประกอบแล้ว นิเวศวิทยาของพื้นดิน แหล่งน้ำจืด ทะเล ภาคเหนือตอนเหนือ ภูเขาสูง และเคมี (ธรณีเคมี ชีวเคมี) มีความโดดเด่น

ตามแนวทางของสาขาวิชานี้ นิเวศวิทยาเชิงวิเคราะห์และไดนามิกมีความโดดเด่น

จากมุมมองของปัจจัยด้านเวลา จะพิจารณานิเวศวิทยาทางประวัติศาสตร์และวิวัฒนาการ (รวมถึงโบราณคดีวิทยา)

ในระบบนิเวศของมนุษย์ นิเวศวิทยาทางสังคมมีความโดดเด่น ปัญหาสำคัญของระบบนิเวศสมัยใหม่คือการค้นหาปฏิสัมพันธ์ที่ดีที่สุดในระบบ "มนุษย์และสิ่งแวดล้อม" นิเวศวิทยาได้รับคุณลักษณะของโลกทัศน์ในปัจจุบันและกลายเป็นหลักคำสอนเกี่ยวกับการเลือกวิธีการเพื่อความอยู่รอดของประชากรมนุษย์

นิเวศวิทยาสมัยใหม่ในโครงสร้างมีส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้: นิเวศวิทยาทั่วไป ธรณีวิทยา ชีววิทยา นิเวศวิทยามนุษย์ นิเวศวิทยาสังคม นิเวศวิทยาประยุกต์

แต่ละส่วนมีแผนกและการเชื่อมโยงกับส่วนอื่นๆ ของนิเวศวิทยาและวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง นิเวศวิทยาและการอนุรักษ์ธรรมชาติมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด แต่หากนิเวศวิทยาเป็นวิทยาศาสตร์พื้นฐาน การอนุรักษ์ธรรมชาติก็จะเกี่ยวข้องโดยตรงกับการปฏิบัติ

ระบบนิเวศคือกลุ่มของผู้ผลิต ผู้บริโภค และสารทำลายซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและกับสิ่งแวดล้อมผ่านการแลกเปลี่ยนสสาร พลังงาน และข้อมูลในลักษณะที่ทำให้ระบบเดียวนี้ยังคงมีเสถียรภาพเป็นระยะเวลานาน

ระบบนิเวศทางธรรมชาติมีลักษณะสามประการ:

· ระบบนิเวศจำเป็นต้องเป็นกลุ่มขององค์ประกอบที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต

· ภายในระบบนิเวศ มีการดำเนินการครบวงจร โดยเริ่มจากการสร้างอินทรียวัตถุและสิ้นสุดด้วยการย่อยสลายเป็นส่วนประกอบอนินทรีย์

· ระบบนิเวศยังคงมีเสถียรภาพอยู่ระยะหนึ่ง ซึ่งได้รับการรับรองโดยโครงสร้างบางอย่างของส่วนประกอบทางชีวภาพและไม่ใช่สิ่งมีชีวิต

ระบบนิเวศที่สำคัญของที่ดินเรียกว่าระบบนิเวศภาคพื้นดินหรือชีวนิเวศ ระบบนิเวศของไฮโดรสเฟียร์เรียกว่าระบบนิเวศทางน้ำ ระบบนิเวศประกอบด้วยองค์ประกอบทางชีวภาพและสิ่งมีชีวิตต่างๆ

องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตในระบบนิเวศ ได้แก่ ทางกายภาพต่างๆ (แสงแดด ร่มเงา การระเหย ลม อุณหภูมิ กระแสน้ำ) และปัจจัยทางเคมี (องค์ประกอบมาโคร - C, O, H, N, P, S, Ca, Mg, K, Na และ องค์ประกอบขนาดเล็ก - Fe, Cu, Zn, Cl)

องค์ประกอบทางชีวภาพของระบบนิเวศแบ่งออกเป็นผู้ผลิต (สิ่งมีชีวิตที่ผลิตสารประกอบอินทรีย์จากอนินทรีย์) ผู้บริโภค (สิ่งมีชีวิตที่ได้รับสารอาหารและพลังงานที่จำเป็นโดยการกินสิ่งมีชีวิต - ผู้ผลิตหรือผู้บริโภครายอื่น) และผู้ย่อยสลายตามวิธีการให้อาหาร (สิ่งมีชีวิตที่ได้รับสารอาหารและพลังงานที่จำเป็นให้อาหารแก่ซากสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้ว)

ผู้ผลิต (พืชสีเขียว) สร้างอินทรียวัตถุในกระบวนการ การสังเคราะห์ด้วยแสง(กระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในพืชสีเขียว สาหร่าย และแบคทีเรียหลายชนิด โดยเปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นออกซิเจนและอาหารโดยใช้พลังงานจากแสงแดด) หรือ การสังเคราะห์ทางเคมี(กระบวนการแปลงสารประกอบอนินทรีย์ให้เป็นสารอินทรีย์ที่มีคุณค่าทางโภชนาการโดยใช้พลังงานของปฏิกิริยาเคมี) ผู้ผลิตใช้สารอินทรีย์เหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานและเป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับเซลล์และเนื้อเยื่อของร่างกาย

ผู้บริโภคแบ่งออกเป็น: ไฟโตฟาจ - ลำดับที่ 1 กินเฉพาะพืชที่มีชีวิต ผู้ล่า (สัตว์กินเนื้อ) - ลำดับที่ 2 ซึ่งกินเฉพาะไฟโตฟาจเท่านั้น ลำดับที่ 3 กินเฉพาะสัตว์กินเนื้อเท่านั้น ยูริฟาจที่สามารถกินได้ทั้งอาหารพืชและสัตว์

ตัวย่อยสลายแบ่งออกเป็น: เศษซาก - กินสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วหรือซากอินทรีย์โดยตรง และตัวทำลาย - สลายอินทรียวัตถุที่ตายแล้วให้เป็นสารประกอบอนินทรีย์อย่างง่าย (กระบวนการเน่าเปื่อยและการสลายตัว)

แนวคิดเรื่องชีวมณฑลเกิดขึ้นเมื่อกว่าร้อยปีก่อน นักธรณีวิทยาชาวออสเตรีย Eduard Suess พูดถึงเปลือกหอยต่างๆ ของโลก ใช้คำนี้เป็นครั้งแรก ในปี 1926 มีการตีพิมพ์การบรรยายของ V.I. Vernadsky ซึ่งกำหนดโดยคำว่าชั้นของเปลือกโลกที่ถูกเปิดเผยตลอดประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาถึงอิทธิพลของสิ่งมีชีวิตและเป็นครั้งแรกที่มอบหมายให้สิ่งมีชีวิตมีบทบาทเป็นพลังการเปลี่ยนแปลงหลักของดาวเคราะห์โลกโดยคำนึงถึงกิจกรรมของพวกเขา ไม่เพียงแต่ในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในอดีตด้วย

ชีวมณฑลประกอบด้วยชั้นบนของเปลือกโลก ชั้นล่างของบรรยากาศ (โทรโพสเฟียร์) และไฮโดรสเฟียร์ทั้งหมด ซึ่งเชื่อมต่อถึงกันด้วยวัฏจักรที่ซับซ้อนของสสารและพลังงาน

ขีดจำกัดล่างของชีวิตบนโลก (3 กม.) ถูกจำกัดโดยอุณหภูมิภายในโลกที่สูง ขีดจำกัดบน (20 กม.) โดยการแผ่รังสีอัลตราไวโอเลตอย่างหนัก (ทุกสิ่งด้านล่างได้รับการปกป้องโดยชั้นโอโซน) อย่างไรก็ตาม มีเพียงจุลินทรีย์เท่านั้นที่สามารถพบได้ที่ขอบเขตของชีวมณฑล โดยความเข้มข้นของชีวมวลสูงสุดจะสังเกตได้ที่พื้นผิวบกและมหาสมุทรในบริเวณที่เปลือกหอยสัมผัสกัน สิ่งมีชีวิตที่ประกอบเป็นชีวมณฑลมีความสามารถในการสืบพันธุ์และแพร่กระจายไปทั่วโลก

มวลชีวมวลทั้งหมดของโลกมีค่าประมาณ 0.01% ของมวลชีวมณฑลทั้งหมด 97% ของจำนวนนี้ถูกครอบครองโดยพืช และ 3% โดยสัตว์ ชีวมวลของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนบกคิดเป็นพืชสีเขียว 99.2% และสัตว์และจุลินทรีย์ 0.8% ในทางตรงกันข้าม ในมหาสมุทร พืชคิดเป็น 6.3% สัตว์และจุลินทรีย์คิดเป็น 93.7% ของมวลชีวภาพทั้งหมด ชีวมวลรวมของมหาสมุทรเป็นเพียง 0.13% ของมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อาศัยอยู่บนโลก

สิ่งมีชีวิตได้รับสารและพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญจากสิ่งแวดล้อม สิ่งมีชีวิตจำนวนจำกัดจะถูกสร้างขึ้นใหม่ เปลี่ยนรูป และสลายตัว ทุกๆ ปี ต้องขอบคุณกิจกรรมที่สำคัญของพืชและสัตว์ ทำให้ชีวมวลประมาณ 10% ได้รับการสืบพันธุ์

การจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิตมีหลายระดับ:

· โมเลกุล ระบบสิ่งมีชีวิตใด ๆ ก็ตามที่ปรากฏออกมาในระดับปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยา: กรดนิวคลีอิก โพลีแซ็กคาไรด์ และสารอินทรีย์ที่สำคัญอื่น ๆ

· เซลล์ เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของการสืบพันธุ์และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อาศัยอยู่บนโลก ไม่มีรูปแบบของสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์และการมีอยู่ของไวรัสเพียงยืนยันกฎนี้เท่านั้นเพราะว่า สามารถแสดงคุณสมบัติของระบบสิ่งมีชีวิตได้เฉพาะในเซลล์เท่านั้น

· โดยธรรมชาติ. สิ่งมีชีวิตเป็นระบบสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ที่สามารถดำรงอยู่ได้โดยอิสระ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เกิดจากการรวมตัวกันของเนื้อเยื่อและอวัยวะที่มีหน้าที่เฉพาะในการทำหน้าที่ต่างๆ

· เฉพาะประชากร สปีชีส์เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นกลุ่มบุคคลที่มีลักษณะโครงสร้างและหน้าที่คล้ายคลึงกัน มีคาริโอไทป์เหมือนกันและมีต้นกำเนิดเดียว และครอบครองที่อยู่อาศัยบางแห่ง ผสมพันธุ์กันได้อย่างอิสระและให้กำเนิดลูกหลานที่อุดมสมบูรณ์ โดยมีพฤติกรรมคล้ายคลึงกันและมีความสัมพันธ์บางอย่างกับ ชนิดและปัจจัยอื่น ๆ ที่มีลักษณะไม่มีชีวิต

· กลุ่มของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันซึ่งรวมกันเป็นที่อยู่อาศัยเดียวกัน ทำให้เกิดประชากรขึ้นเป็นระบบที่มีลำดับเหนือสิ่งมีชีวิต ในระบบนี้ จะทำการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการขั้นพื้นฐานที่ง่ายที่สุด

· ชีวจีโอซีโนติก Biogeocenosis เป็นชุมชนชุดของสิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์ต่าง ๆ และความซับซ้อนที่แตกต่างกันขององค์กรพร้อมปัจจัยทั้งหมดของที่อยู่อาศัยเฉพาะของพวกมัน - ส่วนประกอบของบรรยากาศ อุทกสเฟียร์ และเปลือกโลก