Evolution der Biosphäre der Erde ohne Sauerstoffrevolution. Struktur und Funktionen der Biosphäre. Evolution der Biosphäre. Das Konzept der Noosphäre. Geologische Bedingungen für die Entstehung der Biosphäre

Im Zeitalter des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts kommt dem Wissen über Lebensprozesse auf der Erde insgesamt eine besondere Bedeutung zu. Bei diesen Prozessen spielen lebende Organismen eine wichtige Rolle. Im Laufe der Milliarden von Jahren, die seit der Entstehung unseres Planeten vergangen sind, füllten sie die Atmosphäre mit Sauerstoff und Stickstoff, befreiten sie von Kohlendioxid und bildeten Ablagerungen aus Kalkstein, Öl und Erdgas. Im Laufe der Evolution entstand auf der Erde eine besondere Hülle – die Biosphäre (griech. bios „Leben“). Der Begriff „Biosphäre“ wurde erstmals 1875 vom österreichischen Geologen E. Suess verwendet. Unter Biosphäre versteht man die Gesamtheit aller lebenden Organismen sowie deren Lebensraum, zu dem Wasser, der untere Teil der Atmosphäre und der obere Teil der Erdkruste gehören, in dem Mikroorganismen leben.

Abb.1. Gesamtansicht der Biosphäre

Die beiden Hauptbestandteile der Biosphäre – lebende Organismen und ihr Lebensraum – interagieren ständig miteinander und bilden eine enge, organische Einheit und bilden ein integrales dynamisches System. Die Biosphäre als globales Supersystem wiederum besteht aus einer Reihe von Subsystemen. Einzelne lebende Organismen existieren nicht isoliert. Im Verlauf ihrer Lebenstätigkeit sind sie in verschiedene Systeme (Gemeinschaften) eingebunden, beispielsweise in eine Population.

Abb.2. Papageientaucherpopulation

Im Laufe der Evolution bildet sich eine weitere, qualitativ neue Ebene lebender Systeme, die sogenannten Biozönosen – eine Ansammlung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen in einem lokalen Lebensraum. Die Evolution des Lebens führt allmählich zu Wachstum und einer vertieften Differenzierung innerhalb der Biosphäre. Zusammen mit dem umgebenden Lebensraum bilden Biozönosen im Austausch von Stoffen und Energie neue Systeme – Biogeozänosen oder, wie sie auch Ökosysteme genannt werden. Sie können unterschiedliche Maßstäbe haben: Meer, See, Wald, Hain usw. Biogeozänose ist ein natürliches Modell der Biosphäre im Miniaturformat, einschließlich aller Glieder des biotischen Kreislaufs: von grünen Pflanzen, die organisches Material erzeugen, bis zu ihren Verbrauchern, die sich letztendlich umwandeln es wieder in mineralische Elemente. Mit anderen Worten, die Biogeozänose ist eine Elementarzelle der Biosphäre. Somit bilden alle lebenden Organismen und Ökosysteme zusammen ein Supersystem – die Biosphäre.

Abb. 3. Ökologische Struktur der Teichbiozönose

Evolution der Biosphäre. Wernadskijs Lehre von der Biosphäre

Über den Zeitpunkt der Entstehung der Biosphäre gibt es unterschiedliche Standpunkte. Einer von ihnen (dem Konzept von V. I. Wernadski) zufolge entstand die Biosphäre im frühesten Stadium der Entwicklung des Planeten Erde und hat ein Alter, das dem Alter der Erde nahe kommt (ungefähr 4,6 Milliarden Jahre). Laut Wernadski dauerte der Übergang von unbelebter Materie zu den einfachsten Formen lebender Materie (im geologischen Maßstab) unbedeutend – nicht mehr als 200 Jahre. Die charakteristischen Merkmale der Biosphäre im Rahmen von Wernadskijs Konzept sind folgende:

1. Die Biosphäre entstand sofort als eine Reihe von Biogeozänosen. Lebende Materie entstand als Ansammlung komplexer lebender Organismen.

2. Primärorganismen sind in der Lage, alle in den Erdhüllen ablaufenden Grundprozesse (biochemisch, biologisch) bereitzustellen.

3. Lebende Organismen sorgen für die Wanderung chemischer Elemente in der Erdkruste.

Nach einer anderen Sichtweise entstand die Biosphäre in einem bestimmten Stadium der Entwicklung der Erde. Zuerst gab es das Stadium der Vorschalen, dann bildeten sich die Hauptschalen der Erde und erst dann entstand die Biosphäre.

Laut Wernadskij bestimmen das Erscheinen und die Existenz des Menschen in der Biosphäre die höchste Stufe seiner Entwicklung. Schon das Erscheinen des Menschen stellt einen Übergang von der einfachen biologischen Anpassung lebender Organismen zu intelligentem Verhalten und gezielter Veränderung der Umwelt durch intelligente Wesen dar. Die lebende Materie des Planeten passt sich aktiv an neue Existenzbedingungen in der Natur an. Es kommt zu einem plötzlichen gemeinsamen Einfluss der Natur auf Mensch und Mensch, und der Mensch ist nun für die Entwicklung des Lebens verantwortlich.

Es gibt zwei Hauptdefinitionen des Begriffs „Biosphäre“, von denen eine seit dem Aufkommen dieses Begriffs in der Wissenschaft bekannt ist. Dabei handelt es sich um ein Verständnis der Biosphäre als Gesamtheit aller lebenden Organismen auf der Erde. Ein Schüler von Dokuchaev, dem Schöpfer der Bodenlehre, V.I. Wernadskij, der das Zusammenspiel lebender und unbelebter Systeme untersuchte, stellte das Prinzip der untrennbaren Verbindung zwischen lebenden und unbelebten Dingen auf und überdachte das Konzept der Biosphäre. Er verstand die Biosphäre als die Sphäre der Einheit von Lebewesen und Nichtleben.

Abb.4. Die Vielfalt der lebenden Materie in der Biosphäre

Diese Interpretation bestimmte Wernadskijs Sicht auf das Problem der Entstehung des Lebens auf der Erde. Folgende Optionen wurden in Betracht gezogen: 1) Leben entstand vor der Entstehung der Erde und wurde auf diese gebracht; 2) das Leben begann nach der Entstehung der Erde; 3) Das Leben entstand mit der Entstehung der Erde. Wernadskij vertrat den letztgenannten Standpunkt und glaubte, dass es keinen überzeugenden wissenschaftlichen Beweis dafür gebe, dass jemals Leben auf unserem Planeten existiert habe. Mit anderen Worten: Die Biosphäre existierte schon immer auf der Erde.

Die Biosphäre (griech. bios – Leben, sphaira – Kugel) ist die Hülle der Erde, die von lebenden Organismen bewohnt und von ihnen verändert wird. Die Biosphäre ist eng mit allen anderen Erdschichten verbunden und ist vor allem eine Folge des biogeochemischen Kreislaufs, der durch Sonnenenergie bereitgestellt wird. In der Biosphäre bilden Organismen und ihr Lebensraum durch langfristige Interaktion miteinander ein integrales System, das sich im dynamischen Gleichgewicht befindet.

Die Biosphäre umfasst laut Wernadskij die folgenden Komponenten.

1. Lebende Materie, die aus einer Ansammlung von Organismen besteht.

2. Eine biogene Substanz, die während der Lebensaktivität von Organismen entsteht (Atmosphärengase, Kohle, Öl, Kalkstein usw.).

3. Inerte Materie, die ohne Beteiligung lebender Organismen entsteht (durch die Bewegung der Erdkruste, die Aktivität von Vulkanen, Meteoriten).

4. Bioinerter Stoff, der ein gemeinsames Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität von Organismen und nichtbiologischen Prozessen (Boden) ist.

Wernadskij formulierte die Grundprinzipien der Organisation der Biosphäre als Ganzes. Dies sind zwei biogeochemische Prinzipien.

1. Die geochemische Energie der lebenden Materie in der Biosphäre (einschließlich des Menschen als höchstes, mit Intelligenz ausgestattetes Wesen) strebt nach maximaler Manifestation.

2. Während der Evolution lebender Organismenarten überleben Organismen, die durch ihre lebenswichtige Aktivität die biogene geochemische Energie maximieren.

Abb.5. Fragment der Evolution der lebenden Materie der Biosphäre

Wernadskij schätzte die Menge an lebender Materie in der Biosphäre und formulierte auf dieser Grundlage das folgende Prinzip: Im Laufe der Erdgeschichte war die Menge an lebender Materie in der Biosphäre praktisch konstant. Derzeit hat der Mensch sein Gleichgewicht mit der Biosphäre gestört. Solange der Konsum von Biosphärenprodukten durch Menschen (und Großtiere) 1 % ihrer Gesamtmenge nicht überstieg, befand sich die Biosphäre im dynamischen Gleichgewicht mit anderen Erdhüllen. Der moderne Mensch verbraucht mehr als 7 % für seinen Bedarf. Produkte der Biosphäre und stört deren natürliches Gleichgewicht erheblich. So hat sich beispielsweise das Verhältnis der Kohlenstoffreserven in der Atmosphäre und an Land bereits verändert, der Unterschied zwischen Synthese und Abbau organischer Stoffe ist um das Hundertfache größer geworden als ursprünglich.

Die Biosphäre ist ihrer Stabilisierungsfunktion nicht mehr gewachsen und bald wird die Menschheit diese Funktion übernehmen müssen. Am Ende, wenn das gesamte System des Lebens und der Umwelt beginnt, vom Menschen kontrolliert zu werden, wird sich die Biosphäre in die Noosphäre verwandeln. Aber dann wird der Großteil der Energie- und Arbeitskosten für die Stabilisierung der Umwelt aufgewendet (einigen Schätzungen zufolge mehr als 99 %). Nur wenige Prozent (oder sogar weniger als 1 %) bleiben für den Erhalt und die Entwicklung der Zivilisation übrig. Beim Studium der von ihm geschaffenen Biogeochemie, die die Verteilung chemischer Elemente auf der Oberfläche des Planeten untersucht, kam Wernadskij zu dem Schluss, dass es praktisch kein einziges Element des Periodensystems gibt, das nicht in der lebenden Materie enthalten wäre. Wernadskij betonte auch die Bedeutung der Energie und bezeichnete lebende Organismen als Mechanismen der Energieumwandlung.

Ausführliche Begründung der theoretischen Ideen von V.I. Wernadskij und A.L. Chizhevsky wird heute empfangen. Also, Forschung unserer Kosmonautik:

1. Sie ermöglichten die Entdeckung zahlreicher neuer Daten zum Zusammenhang zwischen irdischen und kosmischen Prozessen.

2. Hat die Art und Weise, astrophysikalische und astronomische Beobachtungen und Entdeckungen durchzuführen, radikal beeinflusst.

3. Sie führten zu einer Art wissenschaftlicher Revolution in der Astrophysik.

So zum Beispiel in den 60er Jahren. Es wurden Quasare entdeckt – kosmische Objekte mit einem enormen Strahlungsenergieniveau (sie emittieren zehnmal mehr Energie als die stärksten Galaxien) sowie kosmische Phänomene wie Supernova-Explosionen. Nach modernen astrophysikalischen Konzepten ist die Strahlung von Supernovae die Hauptquelle der kosmischen Strahlung in der Galaxie. Sie können Auswirkungen haben, da der von Supernovae ausgehende Röntgenfluss in der Stratosphäre der Erde hohe Stickoxidkonzentrationen erzeugen kann – ein Zerstörer der Ozonschicht, die als Schutzschild alles Leben auf der Erde vor den Auswirkungen harter Strahlung schützt von der Sonne.

Abb.6. Zusammenhang zwischen irdischen und kosmischen Prozessen – Aurora

Ideen über verschiedene Formen der Wechselwirkung lebender Materie mit kosmischen Material- und Energieströmen gewinnen immer mehr an Bedeutung, auch dank der aktiv entwickelten Hypothesen über die Existenz eines alles durchdringenden pangalaktischen Lebenssystems, zumindest innerhalb unserer Galaxie. Sie weisen auf die Anwesenheit einer großen Anzahl von Mikroorganismen im Weltraum unserer Galaxie hin. Forschungen in diese Richtung können als Beleg für das von V.I. vertretene Konzept gewertet werden. Wernadskij über die weite kosmische Verteilung der lebenden Materie im Universum und ihre kosmische Bedeutung.

Naturwissenschaftliche Hypothesen und Fakten zeigen, dass Studien über Wechselwirkungen, begonnen mit den Werken von V.I. Wernadskij und seine Anhänger repräsentieren führende, vielversprechende Trends in der Naturwissenschaft und dem Verständnis der Geheimnisse der Natur.

Abb.7. Unsere Galaxie – die Milchstraße

Laut V.I. Wernadskij, unser Planet und der Kosmos werden nun als ein einziges System dargestellt, in dem Leben und lebende Materie durch die auf der Erde ablaufenden Prozesse mit Prozessen kosmischer Natur zu einem Ganzen verbunden sind. Laut V.I. Wernadskij, im Laufe der Erdgeschichte war die Menge an lebender Materie in der Biosphäre nahezu konstant. Zum grandiosen Bild der Planetenentwicklung gehörte auch das Erscheinen des Menschen, des Trägers der Vernunft, der alle sich auf dem Planeten entwickelnden Prozesse beschleunigte. Er sagte, dass der Einfluss des Menschen auf die Natur so schnell zunimmt, dass er zur wichtigsten geologischen Kraft werden wird und die Verantwortung für die zukünftige Entwicklung der Natur übernehmen muss. Die Biosphäre verwandelt sich allmählich in die Noosphäre.

Biosphäre und kosmische Zyklen

Der Zusammenhang zwischen Sonnenaktivitätszyklen und Prozessen in der Biosphäre wurde bereits im 18. Jahrhundert festgestellt. Dann machte der englische Astronom W. Herschel auf den Zusammenhang zwischen Weizenerträgen und der Anzahl der Sonnenflecken aufmerksam. Ende des 19. Jahrhunderts. Professor der Universität Odessa F.N. Shvedov untersuchte einen Abschnitt des Stammes einer hundert Jahre alten Akazie und entdeckte, dass sich die Dicke der Wachstumsringe alle 11 Jahre ändert, als würde sich der Zyklus der Sonnenaktivität wiederholen. Aber erst im 20. Jahrhundert. Es konnte verstanden werden, dass die Sonnenaktivität mit elektromagnetischen und anderen Schwingungen des Weltraums verbunden ist.

Diese Tatsache wurde von Chizhevsky festgestellt, der die Erfahrungen seiner Vorgänger verallgemeinerte und eine solide wissenschaftliche Grundlage für diese empirischen Daten lieferte. Er glaubte, dass die Sonne den Rhythmus der meisten biologischen Prozesse auf der Erde vorgibt, und wenn sich auf ihr viele Sonnenflecken bilden, chromosphärische Fackeln beobachtet werden und die Helligkeit der Korona zunimmt (dies ist typisch für Perioden der aktiven Sonne), kommt es zu Epidemien Auf unserem Planeten nimmt das Baumwachstum zu, insbesondere vermehren sich landwirtschaftliche Schädlinge und Mikroorganismen, die verschiedene Krankheiten verursachen. Chizhevsky kam zu diesem Schluss, indem er Diagramme der Sonnenaktivität und der Biosphärenaktivität untersuchte, indem er sie übereinander legte.

Abb.8. Zyklen der Sonnenaktivität

Heute ist sich die Mehrheit der Wissenschaftler einig, dass der Mensch Teil der lebendigen Materie unseres Planeten ist. Dadurch ist der Mensch auch kosmischen Energien und Sonnenstrahlung ausgesetzt. Beispielsweise „passt“ sich der menschliche Körper wie die Organismen anderer Tiere an die Rhythmen der Biogeosphäre an, hauptsächlich täglich (zirkadian) und saisonal, verbunden mit dem Wechsel der Jahreszeiten.

Der menschliche Stoffwechsel verläuft in einem zirkadianen Rhythmus, der von Generation zu Generation vererbt wird. Derzeit geht man davon aus, dass etwa 40 Prozesse im menschlichen Körper einem strengen zirkadianen Rhythmus unterliegen. Beispielsweise wurde bereits 1931 festgestellt, dass die Funktion der menschlichen Leber zyklisch ist. Bei Menschen, die einen normalen Lebensstil führen und dreimal täglich essen, sondert die Leber in der ersten Tageshälfte die größte Menge an Galle ab, die für die Verdauung von Fetten und Proteinen notwendig ist, indem sie gespeichertes Glykogen verbraucht und in einfaches umwandelt Zuckerarten. Es gibt Wasser ab, bildet viel Harnstoff und reichert Fette an. Am Nachmittag beginnt die Leber, Zucker zu verstoffwechseln, wodurch Glykogen und Wasser angesammelt werden. Das Volumen seiner Zellen vergrößert sich um das Dreifache.

Im Laufe des Tages schwankt der Hämoglobingehalt im Blut zyklisch, sein Maximum liegt zwischen 11 und 13 Stunden und sein Minimum zwischen 16 und 18 Stunden. Die Blutspiegel von Kalium, Magnesium, Natrium, Kalzium und Eisen unterliegen täglichen Schwankungen. Nachts steigt die Menge an Magnesiumsalzen und in der Gehirnflüssigkeit - Kaliumsalze. Beide Verbindungen dämpfen die neuromuskuläre Erregbarkeit. Das autonome Nervensystem arbeitet nach einem Tagesplan. Statistiken besagen, dass sogar Geburten und Todesfälle häufiger in der dunklen Tageszeit, etwa um Mitternacht, auftreten.

Die gesamte lebende Natur reagiert empfindlich auf jahreszeitliche Veränderungen der Umgebungstemperatur, der Intensität der Sonneneinstrahlung – Bäume werden im Frühjahr mit Blättern bedeckt, Blätter fallen im Herbst, Stoffwechselprozesse sterben ab, viele Tiere halten Winterschlaf usw. Der Mensch bildet hier keine Ausnahme. Im Laufe des Jahres ändern sich die Intensität des Stoffwechsels und die Zusammensetzung der Gewebezellen, wobei diese Schwankungen in verschiedenen Klimazonen unterschiedlich sind.

So steigen in den südlichen Regionen (Sotschi) der Hämoglobingehalt und die Anzahl der roten Blutkörperchen sowie der maximale und minimale Blutdruck während der Kälteperiode im Vergleich zur Warmperiode um 20 %. Und unter den Bedingungen des Nordens wurde bei der Mehrheit der untersuchten Bewohner in den Sommermonaten der höchste Hämoglobinanteil festgestellt, im Winter und im zeitigen Frühjahr der niedrigste.

Zyklen der Sonnenaktivität haben auch Auswirkungen auf das menschliche Leben. So wurde Material über Ausbrüche von Rückfallfieber im europäischen Russland von 1883 bis 1917 sowie Daten über Cholera in Russland von 1823 bis 1923 verarbeitet. und Daten zur Sonnenaktivität kam Chizhevsky zu dem Schluss, dass diese terrestrischen Phänomene synchron mit Veränderungen in verschiedenen Sonnensphären auftreten. Basierend auf den von ihm erstellten Diagrammen sagte er bereits 1930 voraus, dass dies für die Jahre 1960 bis 1962 der Fall sein würde. Es wird einen epidemischen Ausbruch der Cholera geben, der tatsächlich in den Ländern Südostasiens aufgetreten ist.

Dass der Zustand der Sonnenaktivität dem Leben auf der Erde nicht gleichgültig ist, zeigt der Anstieg der Zahl der Fälle von Krätze-Infektionen im Jahr 1968 und der unerwartete Anstieg der Zahl der Krankheiten Zeckenenzephalitis und Tularämie auf dem Höhepunkt das Maximum des säkularen Zyklus der Sonnenaktivität im Jahr 1957 (trotz der Tatsache, dass in den vergangenen Jahren die Bevölkerung geimpft wurde).

So entdecken wir eine klare Beziehung zwischen dem Menschen und der Pflanzen- und Tierwelt, in der alle Lebenszyklen – Krankheiten, Massenwanderungen, Perioden der schnellen Fortpflanzung von Säugetieren, Insekten, Viren – synchron mit den 11-Jahres-Zyklen der Sonnenaktivität ablaufen. sowie der Wechsel von Gewitter und ruhigem Sommerwetter, höhere und geringere Ernteproduktion.

Reis. 9. Zusammenhang zwischen der Anzahl psychischer Erkrankungen und der Sonnenaktivität

Hämatologen sind zu dem Schluss gekommen, dass sich in den Jahren maximaler Sonnenaktivität die Blutgerinnungsrate bei gesunden Menschen verdoppelt und da bei Herz-Kreislauf-Patienten die Gerinnungsfähigkeit des Blutes unterdrückt wird, kommt es zu einer Zunahme von Sonnenflecken, Herzinfarkten und Schlaganfällen häufiger. Daher wundert es heute niemanden, wenn in den Medien über ungünstige Tage berichtet wird, an denen sich Menschen mit chronischen Erkrankungen vorsichtig verhalten sollten.

Die oben genannten Fakten ermöglichen es uns, über den Einfluss des Raums auf physiologische Prozesse im einzelnen menschlichen Körper zu sprechen. Aber gleichzeitig ist der Mensch Teil der Menschheit, eines sozialen Organismus, der auch von der Sonnenaktivität beeinflusst wird. Chizhevsky versuchte, den Zusammenhang zwischen 11-jährigen Sonnenzyklen und der Sättigung historischer Ereignisse in verschiedenen Perioden der Menschheitsgeschichte herzustellen. Als Ergebnis seiner Analyse kam er zu dem Schluss, dass das Maximum der sozialen Aktivität mit dem Maximum der Sonnenaktivität zusammenfällt.

Die Mittelpunkte des Zyklus stellen das Maximum der menschlichen Massenaktivität dar, ausgedrückt in Revolutionen, Aufständen, Kriegen, Feldzügen und Umsiedlungen, und weisen auf den Beginn neuer historischer Epochen in der Geschichte der Menschheit hin. An den Extrempunkten des Zyklus wird die Spannung universeller menschlicher Aktivität militärischer oder politischer Natur auf ein Minimum reduziert, macht kreativer Aktivität Platz und geht mit einem allgemeinen Rückgang der politischen und militärischen Begeisterung, Frieden und Ruhe bei kreativer Arbeit einher dem Bereich Staatsaufbau, Wissenschaft und Kunst. Nach den Berechnungen von Chizhevsky beträgt die soziale Aktivität während der minimalen Sonnenaktivität nicht mehr als 5 %, während sie während des Maximums 60 % erreicht.



Der Begriff „Biosphäre“ wurde 1875 vom österreichischen Geologen Eduard Suess in die Wissenschaft eingeführt. „Das Antlitz der Erde“ heißt sein grundlegendes Werk, an dem der Wissenschaftler ein Vierteljahrhundert lang gearbeitet hat. Suess verstand die Biosphäre als „einen dünnen Film des Lebens auf der Erdoberfläche“. Die Rolle der Biosphäre für lebende Organismen ist so groß, dass bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine neue wissenschaftliche Richtung in der Naturwissenschaft entstand – die Lehre von der Biosphäre, deren Begründer der große russische Wissenschaftler Wladimir Iwanowitsch Wernadski ist. Laut V.I. Wernadski, Biosphäre- Dies ist die äußere Hülle der Erde, der Lebensraum der lebenden Materie, der alle lebenden Organismen und den Teil der Materie des Planeten umfasst, der in ständigem Austausch mit diesen Organismen steht. Nach den Lehren von V.I. Wernadskij, die Biosphäre umfasst den oberen Teil Lithosphäre(harte Hülle der Erde), alle Hydrosphäre(Wasserhülle der Erde) und tiefere Schichten Atmosphäre(die Lufthülle der Erde), d.h. jene Bereiche, in denen Leben entdeckt wurde. Derzeit bewohnen lebende Organismen den Planeten von einer Tiefe von 11 km (Ozeanbecken) bis zu einer Höhe in der Atmosphäre von etwa 20 km (Grenze der Ozonschicht).

Laut V.I. Wernadskij, alle Stoffe, aus denen die Biosphäre besteht, lassen sich in folgende Gruppen einteilen:

· lebende Substanzen (d. h. alle Substanzen, aus denen lebende Organismen bestehen);

· biogener Stoff (Kohle, Kalkstein, Öl usw.);

· inerter Stoff (lebende Organismen sind an seiner Bildung nicht beteiligt);

· Bioknochen (erstellt mit Hilfe lebender Organismen);

· radioaktive Substanz;

· Substanz kosmischen Ursprungs (Meteoriten und andere);

· verstreute Atome.

Alle diese Stoffarten sind geologisch miteinander verwandt.

Der wichtigste Teil der Lehren von V.I. Wernadskijs Vorstellungen von der Biosphäre sind Vorstellungen über die Entstehung und Entwicklung der Biosphäre, über die Rolle lebender Organismen auf dem Planeten. Der große Wissenschaftler zeigte in seinen Werken die außergewöhnliche Rolle der „lebenden Materie“, die das Erscheinungsbild des Planeten verändert.

Viele Fragen zur Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der Erde sind noch immer unbeantwortet. Die Erde und ihre Umgebung entstanden als Ergebnis der natürlichen Entwicklung des gesamten Sonnensystems vor etwa 4,7 Milliarden Jahren aus im Sonnensystem verstreuter Gas- und Staubmasse. Durch die Isolation der Erdsubstanz im Weltraum, unter dem Einfluss ihres Gravitationsfeldes und unter Bedingungen der Erwärmung des Erdinneren entstanden und entwickelten sich Erdhüllen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und physikalischer Eigenschaften: der Kern im Zentrum , der Erdmantel, die Erdkruste (Lithosphäre), die Hydrosphäre und die Atmosphäre.

Nach neuesten Daten beträgt die Masse der Erde 6·10 21 Tonnen, ihr Volumen 1,083·10 12 km 3 und ihre Oberfläche 510,2 Millionen km 2. Die Größe und damit alle Ressourcen unseres Planeten sind begrenzt.

Vor etwa 3 bis 3,5 Milliarden Jahren entstand durch die Evolution der Materie Leben auf der Erde und die Entwicklung der Biosphäre begann. Die Überreste der ersten lebenden Zellen – Prokaryoten (ohne Kerne) – wurden in 3 Milliarden Jahre alten Gesteinen gefunden, die ersten Zellen mit einem Kern – in etwa 1 Milliarde Jahre alten Gesteinen. Die ersten lebenden Organismen auf unserem Planeten waren Anaerobier (das heißt, sie brauchten für ihre Existenz keine Luft). Die Nahrung dieser Organismen waren offenbar organische Substanzen, die in den heißen Quellen der Stauseen enthalten waren. Nahrungsmittelknappheit führte schließlich zur Entstehung der Photosynthese (vor 3,5 Milliarden Jahren). Vor etwa 1,4 Milliarden Jahren erschienen die ersten mehrzelligen Organismen auf dem Planeten. Vor etwa 600 Millionen Jahren kam es zu einer neuen evolutionären Explosion – neue Lebensformen erschienen – Schwämme, Korallen, Würmer, Weichtiere. Die Aktivität photosynthetischer Organismen (Bakterien) führte zur Anreicherung von Sauerstoff in der Luft und im Laufe der Zeit bildete sich die Ozonschicht, die unseren Planeten vor schädlicher kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung schützte. Dies ermöglichte es Vertretern der lebenden Welt, Land zu erreichen, da das Leben bisher in einer bestimmten Tiefe existierte, in der die zerstörerische Strahlung schwächer wurde. Die Vegetationsdecke, eine ausreichende Menge an Sauerstoff und Nährstoffen, führte zur Entstehung so großer Tiere wie Dinosaurier und Säugetiere. Vor etwa 300 Millionen Jahren kam es zu einem Rückgang des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre, was zu einer Verringerung der Zersetzungsrate abgestorbener organischer Materie und in der Folge zu einer raschen Ansammlung einer Masse abgestorbener organischer Substanz führte , wodurch Reserven an fossilen Brennstoffen (Kohle, Öl) geschaffen wurden. Vor etwa 100 Millionen Jahren war der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre etwa so hoch wie heute.

So veränderte lebende Materie die Umwelt. Das Auftreten von Sauerstoff in der Atmosphäre, neuen Gesteinen (Kalkstein, Granit), brennbaren Mineralien (Kohle, Öl, Erdgas) und Böden ist mit der Entstehung und Entwicklung lebender Materie verbunden. Mit der Entstehung des Menschen begann eine neue Etappe in der Evolution der Biosphäre. Da der Mensch nur ein Vertreter der Tierwelt ist, ist er selbst zu einem mächtigen Faktor geworden, der das Erscheinungsbild des Planeten verändert. Der Mensch ist die einzige Spezies, die mehr Energie verbraucht, als ihre Physiologie erfordert. Es entzieht der Erdkruste alles, was sich im Laufe von 4 Milliarden Jahren dank der Aktivitäten anderer lebender Organismen darin angesammelt hat, und verteilt es in der Atmosphäre und Hydrosphäre.

Im Laufe der Evolution hat die Biosphäre immer wieder Katastrophen erlebt. Etwa 99 % aller auf der Erde lebenden Arten starben. Es stellt sich die Frage: Welchen Weg wird die weitere Entwicklung der menschlichen Gesellschaft und der Biosphäre insgesamt nehmen? Es ist schwierig, eine eindeutige Antwort auf diese Frage zu geben. Schwerwiegende menschliche Eingriffe in natürliche Systeme haben bereits zu einer Verschlechterung der Biosphäre geführt. Die Verbrennung großer Mengen organischer Brennstoffe hat zur Anreicherung von Kohlendioxid, Stickoxiden und anderen Stoffen in der Atmosphäre geführt, die globale Klimaveränderungen auf dem Planeten verursachen (verstärkter Treibhauseffekt), die Ozonschicht wird in vielen Teilen des Planeten geschädigt , die Luft, Gewässer und Böden werden verschmutzt und die Artenvielfalt nimmt stark ab. All dies führt zu einer Veränderung der natürlichen Stoffzirkulationsrate. Die Biosphäre ist äußerst widerstandsfähig; sie widersteht barbarischen menschlichen Aktivitäten. Doch wo liegt die Grenze der Stabilität der Biosphäre? Da die Rolle des Menschen bei der Umgestaltung des Planeten enorm ist, muss der Mensch die Verantwortung für den Erhalt der Biosphäre und die nachhaltige Entwicklung des Planeten übernehmen. Das höchste Entwicklungsstadium der Biosphäre, verbunden mit der Entstehung und Bildung von zivilisiert der Menschheit, wenn ihre intelligente Tätigkeit zum wichtigsten bestimmenden Faktor in ihrer Entwicklung wird Noosphäre. Der Begriff „Noosphäre“ wurde erstmals 1927 vom französischen Wissenschaftler E. Leroy verwendet, der von der Notwendigkeit sprach, den spontanen Entwicklungsprozess der Biosphäre beherrschbar zu machen. Eine tiefere Erklärung dieses Begriffs gab in seinen Werken V.I. Wernadski. Er zeigte, dass der Übergang zur Noosphäre ein natürliches und unvermeidliches Stadium in der Entwicklung der Biosphäre sein sollte, ein Stadium einer vernünftigen Regulierung der Beziehung zwischen Mensch und Natur.

„Die Biosphäre wird früher oder später auf die eine oder andere Weise in die Noosphäre übergehen... Ab einem bestimmten Entwicklungsstadium ist der Mensch gezwungen, Verantwortung für die weitere Entwicklung des Planeten zu übernehmen, sonst wird er keine Zukunft haben“, argumentierte V.I. Wernadski.

Staatliche Universität für Management

Institut für Managementinformationssysteme

Studentenausweis Nr. 18-98m

Zusammenfassung zur Disziplin

„Konzepte der modernen Naturwissenschaft“

zum Thema

„Entwicklung der Biosphäre der Erde“

Schüler MMiIOE 1-1

Pecheritsina Alexey

PLANEN:

Einleitung______________________________1

Entwicklung der Biosphäre im Präkambrium _______ 1

1. Präbiogene Entwicklung der Erde______________1

2. Das Auftreten organischer Verbindungen__3

3. Die Entstehung lebender Organismen_______4

4. Die Entstehung der Biosphäre________________5

5. Das Auftreten von Autotrophen__________________5

6. Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre___________6

7. Evolution der lebenden Materie und des Klimas ____7

Entwicklung der Biosphäre im Phanerozoikum________7

1. Entwicklung von Tieren mit Skelettformationen_____________________________________________7

2. Hauptergebnisse der Entwicklung der Biosphäre_____9

3. Das Aussehen von Landpflanzen__________10

Merkmale der Evolution der organischen Welt, wichtig für die Entwicklung der Biosphäre ______11

Die Entstehung des Menschen _________________13

Anmerkung

Der Mensch ist durch untrennbare Bindungen mit der Natur verbunden. Schon in der Urzeit seines Daseins versuchte er, es zu erkennen, um es zu nutzen. Die Natur gab ihm Nahrung, Pflanzen und Tiere; Kleidung, Wohnen; Werkzeuge und Waffen – Stein, Metall; Energie von Feuer, Wasser, Wind.

Nach und nach entstanden aus Beobachtungen und Erfahrungen im Umgang mit verschiedenen Naturobjekten Wissenschaften. Die Naturwissenschaft – die Naturwissenschaft – wurde in einzelne Wissenszweige differenziert: Biologie, Geologie, Physik, Chemie. Jeder von ihnen vertiefte sich in das Studium von Details und beleuchtete neue Wissenschaften, zum Beispiel Botanik: Anatomie, Morphologie, Physiologie, Systematik, Pflanzenphylogenie, Mikrobiologie. Das Gleiche geschah mit der Zoologie und vielen anderen Wissenschaften.

Mit der Entwicklung einzelner Naturwissenschaften wird die Notwendigkeit, ein umfassendes Bild des Lebens auf dem Planeten Erde und der darauf ablaufenden allgemeinen Prozesse zu erstellen, immer dringlicher.

Lamarck führte erstmals den Begriff „Biosphäre“ ein und bezeichnete den Lebensbereich und den Einfluss lebender Organismen auf die auf der Erde ablaufenden Prozesse.

Die Biosphäre ist eng mit der menschlichen Aktivität verbunden und die Erhaltung des Gleichgewichts ihrer Zusammensetzung hängt davon ab.

Aufgrund der sehr spürbaren Folgen des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts, die den Fortbestand des Menschen gefährden, besteht derzeit in allen Ländern der Welt ein dringender Bedarf für den Schutz der Biosphäre. Und um die Gefahren zu beseitigen, die über der Erde schweben, ist es notwendig, die Geschichte der Biosphäre zu kennen und zu wissen, wie sie vor der Entstehung des Menschen existierte. Das Wissen über die in der Biosphäre ablaufenden Prozesse und dementsprechend die sinnvolle Gestaltung aller Aktivitäten und des Lebens der Menschheit kann dazu beitragen, die frühere Schönheit der Natur wiederherzustellen.

Unter Biosphäre versteht man üblicherweise die komplexe äußere Hülle der Erde, die von Organismen bewohnt wird. Die Biosphäre unterscheidet sich qualitativ von allen anderen Sphären der Erde, da sich innerhalb ihrer Grenzen die geologische Aktivität von Lebewesen manifestiert: Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen und im letzten Stadium der Erdgeschichte der Mensch. Charakteristisch ist, dass bestimmte Gruppen von Lebewesen unterschiedliche, sogar diametral entgegengesetzte Auswirkungen auf die Umwelt haben können. Grüne Pflanzen reichern es beispielsweise mit Sauerstoff an, Tiere mit Kohlendioxid, Pflanzen entziehen der Atmosphäre enorme Mengen Kohlenstoff und Mikroorganismen, die organisches Material zersetzen, geben den größten Teil des Kohlenstoffs zurück usw.

Die moderne Biosphäre umfasst die gesamte Hydrosphäre, den oberen Teil der Lithosphäre und den unteren Teil der Atmosphäre.

ENTWICKLUNG DER BIOSPHÄRE IM PRÄKAMBRIUM

VORBIOGENE ENTWICKLUNG DER ERDE

Nach modernen Vorstellungen wird das Alter der Erde auf etwa 5 Milliarden Jahre geschätzt. Während ihrer Entstehung war die Erde wahrscheinlich ein kalter Körper, dessen Zusammensetzung Meteoriten ähnelte. Das Material, aus dem sie entstand, enthielt radioaktive Elemente. Offensichtlich waren auch kurzlebige Isotope vorhanden. Die Substanz der Erde zeichnete sich zunächst durch eine homogene Zusammensetzung aus.

Durch die Freisetzung von Wärme bei der Gravitationskompression und insbesondere beim radioaktiven Zerfall begann sich das Erdinnere allmählich zu erwärmen. Aufgrund des ständigen Wärmeverlusts über die Oberfläche und des Mangels an radiogener Wärme kam es jedoch nicht zu einem vollständigen Abschmelzen der Erde.

In den ersten Momenten des Schmelzens der Erdsubstanz bedeckten die Prozesse des Schmelzens und Entgasens offenbar die gesamte Oberfläche, die relativ flach war und nur aus dem Material ausgebrochener Basalte und der Primärsubstanz des Planeten bestand. Die Monotonie und Monotonie von Die Landschaften wurden nur durch die unzähligen Vulkane und die Sonnenstrahlen unterbrochen, die ungehindert die Erdkruste erreichen konnten.

Millionen von Jahren vergingen. Und im Laufe der Zeit veränderte sich nach und nach das Aussehen des Planeten: Es bildeten sich die Hydrosphäre und die Atmosphäre. Durch die Schmelzprozesse der Erde wurden Wasser und verschiedene Gase an ihre Oberfläche befördert. Durch dieses Wasser begann sich die Hydrosphäre zu bilden, deren Masse allmählich zunahm und dementsprechend auch ihre Oberfläche zunahm.

Mit der Zunahme der von Wasser bedeckten Gebiete gab es immer weniger Landvulkane und die Zahl der Unterwasserausbrüche oder vulkanischer Strukturen in Form von sehr flach abfallenden Inseln, die über dem Wasser aufragten, nahm zu.

Neben Wasser, das in Form von Dampf und Flüssigkeit freigesetzt wurde, kamen gleichzeitig Gase und Dämpfe aus dem Erdinneren: CH4, CO, S, HCl, HF, HBr usw. Einige von ihnen lösten sich im Wasser der Hydrosphäre und war dadurch an der Bildung seiner Salzzusammensetzung beteiligt; andere, die in Wasser praktisch unlöslich waren, bildeten eine Atmosphäre.

Gleichzeitig mit der Bildung der Hydrosphäre erfolgte die Bildung der Atmosphäre. Seine Hauptbestandteile waren Wasserdampf, Methan, Kohlenmonoxid, Ammoniak, Stickstoff, CO2. Die Zusammensetzung der Atmosphäre entsprach in etwa der Zusammensetzung moderner vulkanischer Gase. Natürlich nahm parallel zur Volumenzunahme der Hydrosphäre auch der Gasgehalt in der Atmosphäre zu.

Ab einem bestimmten Zeitpunkt, als der Gehalt an Wasserdampf und Gasen in der Atmosphäre ein signifikantes Niveau erreichte, begannen günstige Bedingungen für die Entstehung von Leben zu herrschen.

ERSCHEINUNGSBILD ORGANISCHER VERBINDUNGEN

Damals war die Atmosphäre für kosmische Strahlung unvergleichlich durchlässiger als heute, da die Hauptbestandteile der modernen Atmosphäre – Stickstoff und Sauerstoff – keine nennenswerte Rolle spielten, es keinen Ozonschirm gab und weniger Wasser vorhanden war Dampf. Es ist davon auszugehen, dass sich unter solchen Bedingungen ständig komplexe organische Moleküle in der antiken Atmosphäre gebildet haben müssen (Experimente haben gezeigt, dass unter besonderen Einflüssen (ultraviolette Strahlung, ionisierende Strahlung) Gemische aus Gasen und Wasserdampf entstehen, die der möglichen Primärzusammensetzung der Atmosphäre ähneln Atmosphäre, verschiedene organische Substanzen, die Teil biologischer Makromoleküle sind). Doch diese Verbindungen mussten unter dem Einfluss kurzwelliger Strahlung einer ständigen Zerstörung unterliegen. Daher wird davon ausgegangen, dass die resultierenden Verbindungen nur dann erhalten blieben, wenn sie in Gewässer gelangten, in denen die obere Wasserschicht ausreichte, um schädliche kurzwellige Strahlung einzufangen.

So konnten sich organische Verbindungen nach und nach im Primärozean ansammeln und sollten nicht nur als Material für die Entstehung der ersten Organismen, sondern auch als notwendiger Nährboden für diese dienen.

DAS ERSCHEINUNGSBILD LEBENDER ORGANISMEN

Es wird angenommen, dass im Wasser dispergierte organische Verbindungen durch unzählige Wechselwirkungen untereinander, periodische Bildungen, letztendlich zur Entstehung spezifischer Ansammlungen organischer Substanz führten. Diese Cluster könnten nicht nur lange existieren, sondern auch wachsen und dann nach und nach Materie mit der Umgebung austauschen und sich in ähnliche Teile aufteilen. Dieser Moment war ein revolutionärer Sprung, durch den aus einem „Tropfen“ organischer Materie ein Lebewesen wurde. Dann war alles relativ einfacher, da keine radikale Änderung des Materiezustands erforderlich war, sondern nur die Verbesserung der lebenden Materie.

Natürlich ist dies nur einer der wahrscheinlichsten Wege zur Entstehung des Lebens auf der Erde. In Wirklichkeit hätte alles anders sein können. Es ist unmöglich, mit absoluter Sicherheit zu sagen, dass das Leben auf der Erde entstanden ist. Es könnte in Form einiger einfacher Organismen mit Meteoritenmaterial aus dem Weltraum gebracht worden sein, zu einer Zeit, als es keine dichte Atmosphäre gab, die den Meteoriten stark erhitzen oder gar verbrennen konnte.

DIE ENTSTEHUNG DER BIOSPHÄRE

Das Auftauchen eines lebensfähigen Organismus im Urmeer könnte im geologischen Zeitrahmen zu einer sofortigen Ausbreitung des Lebens auf der Erde führen. Schließlich hatten lebende Organismen keine Konkurrenten und es gab einen ganzen Ozean an Nahrungsmitteln in Form verschiedener organischer Substanzen. In diesem Zusammenhang ist allgemein anerkannt, dass die Entstehung des Lebens auf der Erde und die Entstehung der Biosphäre aus geologischer Sicht synchrone Phänomene sind. Aufgrund der teilweisen Dissoziation von Wasser- und Kohlendioxidmolekülen wurde Sauerstoff in geringen Mengen freigesetzt.

AUFTRETEN VON AUTOTROPHEN

Aber im Verlauf der Evolution der einfachsten Organismen führten einige Organismen unter Nutzung der Energie der Sonne in ihrem Körper die Synthese von organischem Wasserstoff durch, begleitet von der Zersetzung von Wasser und der Freisetzung von freiem Sauerstoff. Der erste autotrophe Organismus erschien, der Vorfahre der photosynthetischen Pflanzen. Dieses Ereignis markierte die größte Revolution in der Entwicklung des Lebens, da die Photosynthese der Motor organischer Prozesse ist.

Diese Revolution ging mit der faktischen Zerstörung der alten organischen Welt einher. Primitive, energieineffiziente Organismen, die die durch die Zerstörung organischer Substanzen gewonnene Fermentationsenergie nutzten, wurden durch fortschrittlichere Organismen ersetzt, die die Energie der Sonnenstrahlen nutzten und selbst organische Substanzen erzeugten.

Autotrophe Organismen breiten sich wie heterotrophe im Sinne der geologischen Zeit fast augenblicklich über den gesamten Erdraum aus.

Die begrenzenden Faktoren waren wahrscheinlich nur kurzwellige Strahlung, die es den Organismen nicht ermöglichte, das Land zu erreichen, aber auch den oberflächlichsten Teil der Hydrosphäre für die Besiedlung ungeeignet machte, und das Fehlen von Sonnenlicht in Gewässern, die nicht tiefer als mehrere Dutzend Meter waren.

VERÄNDERUNGEN IN DER ZUSAMMENSETZUNG DER ATMOSPHÄRE

Die erste Hälfte des Archaikums war durch ein starkes Vorherrschen von Kohlendioxid im Wasser und in der Atmosphäre, eine erhebliche Menge Ammoniak und wahrscheinlich auch das Vorhandensein von Methan und Dämpfen von Salz-, Fluss- und Schwefelsäure gekennzeichnet.

In der zweiten Hälfte des Archaikums und frühen Proterozoikums war bereits freier Sauerstoff in der Atmosphäre und Hydrosphäre vorhanden, der Stickstoffgehalt nahm zu und die Verteilung von CO2 nahm ab.

Die dritte Entwicklungsstufe der gasförmigen Hülle der Erde, die vor etwa 2 Milliarden Jahren begann, unterscheidet sich qualitativ von den vorangegangenen Stufen. Es zeichnet sich durch die völlige Abwesenheit von Ammoniak, einen überwiegenden Anteil an freiem Stickstoff und einen erheblichen Gehalt an freiem Sauerstoff aus. Die Atmosphäre hatte bereits eine ähnliche Zusammensetzung wie ihre moderne Zusammensetzung.

ENTWICKLUNG LEBENDER MATERIE UND KLIMA

Es wird angenommen, dass der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre einen sehr großen Einfluss auf die durchschnittliche jährliche Lufttemperatur auf der Erde hat. Es lässt die Sonnenstrahlen durch, absorbiert jedoch den Großteil der von der Erdoberfläche kommenden Wärmestrahlen, was die Abkühlung der Erde verhindert und die Gesamttemperatur an ihrer Oberfläche erhöht. Das Vorhandensein von CO2 verursacht den sogenannten Treibhauseffekt der Lufthülle der Erde.

Da sich Zusammensetzung und Masse der Atmosphäre veränderten, muss sich die durchschnittliche Jahrestemperatur erheblich verändert haben. Im Archaikum war sie deutlich höher als heute. Bereits vor etwa 2 Milliarden Jahren dürfte die Temperatur nahe der heutigen gelegen haben.

In beiden Hemisphären und im späten Proterozoikum kam es zu großen Vereisungen, ähnlich der bekannten Vereisung Europas und Nordamerikas sowie der Karbonvereisung.

ENTWICKLUNG DER BIOSPHÄRE IM PHANEROZOE

ENTWICKLUNG VON TIEREN MIT SKELETTFORMATIONEN.

Der Beginn des Kambriums und damit auch des Phanerozoikums war durch ein sehr wichtiges Ereignis in der Entwicklung der organischen Welt gekennzeichnet. Zum ersten Mal traten Organismen mit Carbonat-, Phosphat- und Chitin-Skelettstrukturen auf.

Eine äußerst wichtige geologische Rolle im Kambrium spielten Archäozythen: wirbellose Meerestiere mit einem inneren Kalkskelett von sehr komplexer und dünner Struktur, das manchmal Vasen und Würfeln mit einer Größe von einigen Millimetern bis 40 cm ähnelt.

Diese Tiere bauten wie Korallen besondere Küsten- und Barrierekalkriffe auf dem Grund flacher Meeresbereiche. Sie ernährten sich wahrscheinlich von mikroskopisch kleinem Phytoplankton, Algensporen und Bakterien. Archaeocyaths breiten sich sehr schnell in den Meeren aus, erfassen mittlere und flache Tiefen und verdrängen die dort lebenden Algen. Archaeocyaths tauchten im Kambrium auf und starben im gleichen Zeitraum aus.

Brachiopoden, einzelne, bilateral symmetrische Tiere, die einen angehängten Lebensstil führen, hatten eine Karbonat- oder seltener eine Phosphat-Skelettstruktur (Muschelschale mit ungleichen Klappen). Sie lebten auf dem Meeresboden. Im Kambrium erschien eine große Gruppe der ältesten Arthropoden – Trilobiten, die eine chitinhaltige Schale hatten. Dabei handelte es sich bereits überwiegend um bodenkriechende Tiere.

Im Allgemeinen begann sich die Tierwelt seit Beginn des Kambriums zweifellos sehr schnell und komplex zu entwickeln, wobei einige Organismengruppen ausstarben und andere, zahlreichere auftraten. Infolgedessen existierten am Ende des Kambriums Vertreter fast aller Tierarten, am häufigsten waren jedoch Trilobiten und Archäozythen.

Es ist immer noch nicht genau klar, was das Auftreten von Organismen mit Karbonat- und Phosphatskeletten an der Grenze zwischen Präkambrium und Kambrium verursacht hat, aber der Hauptgrund ist eine Veränderung des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre. Es wird allgemein angenommen, dass sein Gehalt in der Atmosphäre im Kambrium fast 1 % seines Gehalts in der modernen Atmosphäre erreichte. Dies führte zur Bildung eines Ozonschirms an der Erdoberfläche, wodurch die harte Strahlung der Sonne in die oberen Schichten der Hydrosphäre einzudringen begann und die Tierwelt in die extrem flachen Gewässer eindringen konnte – die günstigste Wohnzone. Flaches Wasser ist für die Bildung von Karbonat und einigen Phosphatmaterialien am günstigsten, da sein Wasser die geringste Menge an Kohlendioxid enthält, was die Löslichkeit von Mineralien stark erhöht. Das Auftreten des einen oder anderen Skeletts in einem Organismus verschaffte ihnen einen großen Vorteil gegenüber Nicht-Skelettformen. Daher begannen im Prozess des Kampfes ums Dasein in zahlreichen Organismenformen Skelettformationen aufzutreten.

Hauptergebnisse der Entwicklung der Biosphäre

So erzeugten lebende Organismen auf der Erde freien Sauerstoff. Eine Erhöhung seiner Menge führte zur Bildung eines Ozonschirms, der die Grenzen der Verbreitung des Lebens in der Hydrosphäre erweiterte. Die Photosynthese der Pflanzen begann intensiver zu verlaufen. Damit einhergehend ist die Masse der autotrophen Organismen sowie die Menge an von ihnen freigesetztem Sauerstoff und aufgenommenem Kohlendioxid gestiegen.

An der Grenze zwischen Kryptozoikum und Phanerozoikum trat ein neuer mächtiger Faktor auf, der die Entwicklung der Biosphäre beeinflusste – die Bildung von Sedimentgesteinen aufgrund der Ansammlung von Kalk infolge der lebenswichtigen Aktivität vielzelliger Tiere. Davor gab es Karbonatgesteine entsteht nur durch die Aktivität von Algen.

Dieser Faktor war für die Entwicklung der gesamten Tierwelt von Nutzen, da er ständig zur Entfernung eines erheblichen Teils des Kohlendioxids aus der Hydrosphäre führte. Dabei nahm die gesteinsbildende Rolle lebender Organismen im Laufe der Zeit zu, was mit einem parallelen Rückgang der Rolle von Algen und Bakterien bei den Entstehungsprozessen biogener Karbonatablagerungen einherging.

Die Entstehung von Landpflanzen

Offenbar ereignete sich am Ende der Silurzeit ein Ereignis von vorrangiger Bedeutung für die gesamte weitere Entwicklung der Biosphäre – das Aufkommen von Landpflanzen. Möglich wurde dieses Ereignis dadurch, dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre am Ende des Silurs ein Niveau von 10 % des heutigen Niveaus erreichte. Die Bildung von Ozon begann in großen Höhen, sodass die ultraviolette Strahlung der Sonne keine schädlichen Auswirkungen mehr auf Organismen auf der Landoberfläche haben sollte.

Laut Davitashvili und einer Reihe anderer Wissenschaftler handelte es sich bei der ersten Vegetation, die an Land erschien, um eine Gruppe von Pflanzen, die manchmal als eine besondere Art von Nematophyten klassifiziert werden und eine Art Zwischenglied zwischen Algen und Gefäßpflanzen darstellen.

Es kann davon ausgegangen werden, dass die Nematophyten im an das Meer angrenzenden Landstreifen wuchsen. Überreste von Nematophyten wurden in Ablagerungen des Obersilurs und Devons gefunden.

In den obersilurischen Ablagerungen sind Überreste der ältesten Gefäßpflanzen – Psilophyten – bekannt. Dabei handelte es sich um sehr eigenartige Sporenpflanzen, die wie niedrige Büsche ohne Blätter aussahen. Diese Pflanzen können nicht als Bäume bezeichnet werden, und ihre Büschel können nicht als Wälder bezeichnet werden, zumal bei diesen Pflanzen der Körper noch nicht nur in Blätter, sondern sogar in Stängel und Wurzeln differenziert ist. Es gab nur einen Stamm, der sich oben und unten mehrfach verzweigte.

Die Psilophytenflora kann nach dem Auftreten der Nematophyten als nächster Schritt in der Pflanzenentwicklung angesehen werden. Später entstanden neue Arten sporentragender Landpflanzen (Plouanaceae, Arthropoden, Farne), die immer stärker auf das Land vordrangen und es nach und nach eroberten.

Im Mitteldevon war die Abnahme des Kohlendioxidgehalts deutlich größer als die Zunahme des Sauerstoffs. Die Fauna des Devon war durch ein üppiges Aufblühen von Brachiopoden, Korallen, Stromatoporoiden und Bryozoen gekennzeichnet. Im Allgemeinen erreichte die Wirbellosenfauna im Devon ihren größten Wohlstand.

Möglicherweise trugen ein deutlicher Anstieg des Sauerstoffgehalts im Devon und ein Rückgang des Kohlendioxids zum Auftreten von Lappenflossenfischen im Devon bei, die nicht nur Sauerstoff aus dem Wasser aufnehmen, sondern auch Luft atmen konnten. Daher konnten sie an Land kriechen und waren wahrscheinlich die Vorfahren der amphibischen Wirbeltiere, die am Ende der Devon-Zeit auftauchten.

Die ersten Amphibien waren Stegocephalien (Dachköpfe) – ungeschickte, kurzbeinige Tiere, deren Körper über den Boden schleifte und deren Kopf mit einer Hülle aus massiven Knochenformationen bedeckt war.

Es scheint, dass der Anstieg des Sauerstoffgehalts und die Abnahme der Kohlendioxidkonzentration in der Luft im Devon auch das Auftreten von Spinnentieren, Skorpionen und Insekten an Land begünstigten

Die Bodenvegetation dieser Zeit war bereits typischer Waldtyp. Große Baumfarne, Pluana- und Schachtelhalmfarne erreichen oft eine Höhe von 40 m und mehr. Am Ende des Zeitraums nahm die Vielfalt der Pflanzenwelt noch mehr zu und die ersten Nadelbäume erschienen.

MERKMALE DER ENTWICKLUNG DER ORGANISCHEN WELT, WICHTIG FÜR DIE ENTWICKLUNG DER BIOSPHÄRE.

In der Karbonflora waren sporenliebende, feuchtigkeitsliebende Pflanzen (Plouanas, Schachtelhalme und Farne) weit verbreitet. Dann begann das Auftreten von Gymnospermen, darunter auch Nadelbäume. Diese Pflanzen hatten gegenüber ihren Vorgängern erhebliche Vorteile und breiteten sich daher nicht nur weiter auf der Landoberfläche aus, sondern verdrängten sie auch weitgehend aus den Zonen, die sie zunächst vollständig besetzten. In dieser Hinsicht erlangten Gymnospermen im Mesozoikum eine beherrschende Stellung an Land.

Dann wurden sie durch die Dominanz der noch höher organisierten Angiospermen ersetzt.

Die ersten Angiospermen erschienen in der Mitte des Mesozoikums. Im Känozoikum eroberten sie schnell die gesamte Erdoberfläche.

Aus Sicht der Entwicklung der Biosphäre ist die mögliche Richtung der Evolution der Angiospermen von großem Interesse: Aus dem holzigen Typ entwickelte sich der krautige Typ der Angiospermen. Der Entwicklungsprozess von Gräsern aus Gehölzen scheint wie folgt abzulaufen: Bäume – Sträucher – Halbsträucher – mehrjährige Gräser – einjährige Gräser. Gräser sind die anpassungsfähigsten Vertreter der Vegetation. Die Evolutionsrate des Grases war sehr hoch, und sehr schnell nach seiner Entstehung siedelten sich Angiospermen über weite Gebiete an.

Dank der Entwicklung der Biosphäre nahm die Erde nach und nach alle möglichen Farben und Schattierungen an und wurde zu einem Oasenplaneten unter anderen Planeten im Sonnensystem. Lebende Materie ist nicht nur der wichtigste und notwendige Bestandteil der Biosphäre, der ihre Entwicklung bestimmt, sondern auch der variabelste und sich am schnellsten entwickelnde Bestandteil der Erdkruste.

Verschiedene Prozesse, die mit der Existenz und Entwicklung lebender Materie verbunden sind, stellen nicht nur die Hauptfaktoren für die Entwicklung der gesamten Biosphäre und Sedimentgesteinsbildung im Laufe der langen geologischen Geschichte der Erde dar, sondern sind offensichtlich auch die Hauptursache für die Entstehung von die Erdkruste selbst.

DAS ERSCHEINUNGSBILD DES MENSCHEN

Das Erscheinen des Menschen auf der Erde war eines der bedeutendsten Ereignisse in der langen Geschichte der Biosphäre. Im Wesentlichen unveränderte Landschaften, die keine erkennbaren Spuren menschlichen Einflusses aufweisen, können derzeit nur in erheblichen Tiefen der Ozeane erhalten bleiben. Alle anderen Landschaften wurden unter dem Einfluss menschlicher Aktivitäten verändert.

Zu Beginn seiner Existenz war der Mensch ein gewöhnlicher Bestandteil von Biogeozänosen, der sich hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die ihn umgebende Natur nicht grundsätzlich von anderen in diese Biogeozänosen einbezogenen Organismen unterschied. In der Anfangszeit war der Einfluss des Menschen auf die Biogeozänosen, an denen er beteiligt war, nur durch den Verzehr eines bestimmten Teils der dort produzierten Vegetation und tierischen Biomasse begrenzt.

Obwohl sich bereits der frühe Pithecanthropus durch seine Arbeitsfähigkeit von Tieren unterschied, war der Einfluss des Menschen auf die Biosphäre lange Zeit äußerst unbedeutend. Das Sammeln pflanzlicher Nahrung und die Jagd auf Tiere machten kaum einen Unterschied zwischen diesem alten Menschen und den Tieren.

Die Zeit des frühen und mittleren Paläolithikums, die vor etwa 30.000 bis 40.000 Jahren endete, war die Ära der Bildung der menschlichen Gesellschaft in Form einer primitiven Menschenherde.

Diese Herde war kein rein biologischer Verband mehr, da ihre Vertreter nicht mehr nur primitive Werkzeuge verwendeten, sondern diese auch herstellten. Es handelte sich jedoch nicht um eine echte menschliche Gesellschaft, da sie von den Kräften der natürlichen Selektion dominiert wurde.

Erst an der Wende vom Mittel- zum Spätpaläolithikum, nach dem Erscheinen des modernen, im biologischen Sinne, Menschen, entstand die erste wirkliche sozioökonomische Formation – das primitive Gemeinschaftssystem. Seitdem wurden die rein biologischen Gesetze der menschlichen Entwicklung durch die sozialen Gesetze der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft verdrängt.

Im Spätpaläolithikum fand gleichzeitig mit der Entstehung des Stammessystems und der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft eine relativ schnelle Entwicklung der materiellen und spirituellen Kultur statt. Die Werkzeuge der Jagd und der Arbeit wurden viel fortschrittlicher, die Menschen begannen, Häuser für sich zu bauen und Kleidung zu nähen.

Das Mesolithikum, das Neolithikum und die Bronzezeit umfassen die nächste Periode des menschlichen Einflusses auf die Natur, die etwa 7.000 Jahre dauerte und vor etwa 10.000 bis 3.000 Jahren dauerte.

Die Entwicklung der menschlichen Gesellschaft in dieser Zeit wurde in gewissem Maße durch die Verbesserung der natürlichen Bedingungen – Nacheiszeit – erleichtert. Das Klima wurde wärmer, weite Landgebiete wurden unter dem Eis befreit, auf denen sich Menschen niederließen, Fischerei, Viehzucht und Landwirtschaft verbreiteten sich.

Der menschliche Einfluss auf die Biosphäre war im betrachteten Zeitraum nicht nur vielfältig, sondern auch recht tiefgreifend. Dies hatte nicht nur Auswirkungen auf die Tierwelt, sondern auch auf die Pflanzenwelt und sogar auf die Bodenbedeckung.

Seit Beginn der historischen Phase sind das rasch zunehmende Bevölkerungswachstum und die Entwicklung der Technologie von größter Bedeutung für die immer stärker werdenden Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Biosphäre.

ABSCHLUSS

Die Bevölkerung der Erde betrug zu Beginn unserer Zeitrechnung etwa 200 Millionen Menschen, heute sind es etwa 5 Milliarden. Das stetige Wachstum der Bevölkerung wirkte sich schnell auf die Natur unseres gesamten Planeten aus, was durch den gleichzeitigen extrem beschleunigten Fortschritt noch verschärft wurde der Technologie.

Ein erheblicher Teil der Wälder wurde abgeholzt und niedergebrannt. An ihrer Stelle entstanden Ackerland, Wiesen und Brachen. Natürliche Biogeozänosen wurden durch künstliche ersetzt. Heutzutage ist der menschliche Einfluss auf die Biosphäre sehr vielfältig und tiefgreifend. Oft handelt es sich dabei um keinen harmlosen Einfluss: Die Verschmutzung der Atmosphäre und Hydrosphäre führt zur Ansammlung schädlicher Substanzen, die sich natürlich auf die Zukunft unseres Planeten auswirken werden. In der Zusammenfassung wurden enorme Zeiträume besprochen. Millionen von Jahren blieb unser Planet unberührt, doch in sehr kurzer Zeit kam es zu enormen Veränderungen auf ihm.

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Die moderne Struktur der Biosphäre und die Grenzen des Lebensraums lebender Organismen sind über einen langen Zeitraum entstanden. Jeder Zeitraum in der Evolution der Biosphäre ist durch eine bestimmte Reihe von Umweltfaktoren und eine Reihe lebender Organismen gekennzeichnet.

Folgende historische Entwicklungsstadien (Evolution) der Biosphäre lassen sich unterscheiden:

1. die Entstehung und Entwicklung des Lebens im Wasser;
2. Besiedlung von Land durch Organismen und Bildung von Boden-Luft- und Bodenlebensräumen;
3. die Entstehung des Menschen und seine Entwicklung von einer gewöhnlichen biologischen Spezies zu einem biosozialen Wesen;
4. Übergang der Biosphäre in die Noosphäre unter dem Einfluss intelligenter menschlicher Aktivität.

Unser Planet entstand vor etwa 5 Milliarden Jahren. Zu diesem Zeitpunkt lag die Temperatur der Erdoberfläche über 100 °C und es konnte kein Leben auf der Erde existieren. Der Temperaturabfall trug zur Bildung der Wasserhülle des Planeten bei – der Hydrosphäre. Die Masse der Hydrosphäre wuchs allmählich, ihre Fläche vergrößerte sich, was günstige Bedingungen für die Entstehung des Lebens schuf. Das Auftreten lebender Materie in der Hydrosphäre trug zur Bildung des biologischen Stoffkreislaufs bei.

In diesem Stadium der Bildung der Biosphäre spielten Bakterien mit unterschiedlichen Ernährungsmethoden (Photo- und Chemoautotrophe, Photo- und Chemoheterotrophe) eine wichtige Rolle. Es bestand zunächst in der Zersetzung abgestorbener organischer Stoffe in Nährstoffe, die wieder in den biologischen Kreislauf zurückkehrten. destruktiv Die Funktion von Bakterien ermöglichte es, die Biomasse der organischen Substanz des Planeten auf einem konstanten Niveau zu halten. Gleichzeitig sättigten alte photosynthetische Bakterien (Cyanobakterien) die Hydrosphäre mit Sauerstoff. Anschließend nahm durch das Wachstum und die Vermehrung von Autotrophen die Sauerstoffmenge zu. Es begann in die Atmosphäre freigesetzt zu werden und sich darin auszubreiten. Durch Sauerstoff entstand Ozon in den oberen Schichten der Atmosphäre.

Vor etwa 500 Millionen Jahren erreichte die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre das heutige Niveau. Diese Tatsache, zusammen mit der Bildung des Ozonschirms, ermöglichte es Organismen, das Land zu erreichen – die Bildung der terrestrischen Flora und Fauna begann. Die ersten Landpflanzen (Psilophyten und alte Moose) bildeten durch Photosynthese die primäre organische Substanz des Landes. Diese fertige organische Substanz begann als Nahrung für heterotrophe Organismen zu dienen. So entstand der Land-Luft-Lebensraum. So veränderten lebende Organismen nach und nach die physikalischen und chemischen Parameter der Umwelt und machten sie so für die Existenz günstig. Dies ist eine weitere wichtige Funktion lebender Materie – umweltbildend.

Gleichzeitig entwickelte sich das Leben in der Hydrosphäre weiter. Hier war es durch Cyanobakterien, Rot- und Grünalgen und fast alle Tierarten vertreten. Tiefseeorganismen, die nach und nach immer tiefer auf den Boden vordrangen, bevölkerten die gesamte Hydrosphäre.

Nachfolgende Stadien der Evolution der Biosphäre verliefen in Richtung einer raschen Entwicklung und Ausbreitung des Lebens an Land. Es entstanden Moose, baumartige Moose, Schachtelhalme, Farne und Gymnospermen, die durch Angiospermen ersetzt wurden, die sich schnell über den gesamten Planeten verbreiteten.

Die ersten Landtiere waren Spinnen und Skorpione. Vor etwa 300 Millionen Jahren tauchten die ersten Amphibien auf. Anschließend, vor etwa 150 Millionen Jahren, erreichten Reptilien eine Massenverbreitung und Wohlstand: Dinosaurier, antike Schildkröten und Krokodile. Vögel und Säugetiere erschienen vor etwa 50 Millionen Jahren.

Die Rolle der Tiere in der Biosphäre hängt mit ihrer heterotrophen Art der Ernährung und ihrer Bewegungsfähigkeit zusammen. Sie verbrauchen von Pflanzen erzeugtes organisches Material und transportieren es über beträchtliche Entfernungen. Somit tragen Tiere zur Verbreitung von Früchten, Samen und Sporen bei.

Die Landeroberung durch lebende Organismen führte zu einem deutlichen Anstieg der Biomasse lebender Materie. Derzeit ist die Landbiomasse, wie bereits erwähnt, um ein Vielfaches größer als die ozeanische Biomasse.

Die Krönung der modernen Evolution der Biosphäre war die Entstehung des Homo sapiens, die erst vor etwa 50.000 Jahren stattfand.

Im Laufe der Evolution der Biosphäre waren manche Stoffe lange Zeit vom biologischen Kreislauf ausgeschlossen. Dadurch entstanden auf der Erde in verschiedenen geologischen Epochen Mineralvorkommen in Form von Öl, Kalkstein, Eisenerz usw. Es war die Entwicklung der Biosphäre, die es der Erde ermöglichte, ihr einzigartiges Aussehen zu erlangen und zu einem Planeten des Lebens zu werden unter anderen Planeten des Sonnensystems. Und die Hauptfaktoren in der Entwicklung der Biosphäre in den betrachteten Stadien waren Prozesse, die mit dem Funktionieren lebender Materie verbunden sind: Synthese, Zerstörung, Zyklus.

Das aktuelle Stadium der Biosphärenentwicklung

Vor etwa 50.000 Jahren begann ein neuer Faktor zur Entwicklung der Biosphäre beizutragen – anthropogen, verbunden mit menschlicher Aktivität. In den frühen Stadien der Zivilisation war die Interaktion des Menschen mit der Biosphäre eher lokaler Natur. Es ging in erster Linie darum, die Grundbedürfnisse des Menschen nach Nahrung und Unterkunft zu befriedigen. Im Mittelalter beschleunigte sich das Tempo der Entwicklung von Gesellschaft, Industrie und Landwirtschaft. Geografische Entdeckungen haben es ermöglicht, die Entwicklung natürlicher Gebiete für die menschlichen Bedürfnisse erheblich auszuweiten. Der Mensch begann, zur Befriedigung seiner Bedürfnisse zunehmend lebende und mineralische Inertstoffe zu nutzen.

Noch tiefgreifendere Veränderungen in den Biosphärenprozessen begannen im 20. Jahrhundert. als Ergebnis der wissenschaftlichen und technologischen Revolution. Die Energie-, Transport- und Chemieindustrie begann sich rasant zu entwickeln. Dies führte dazu, dass menschliche Aktivitäten nach und nach zu einem Faktor wurden, der das Erscheinungsbild der Erde veränderte. Die Folge war die Zerstörung natürlicher Ökosysteme (Seen, Sümpfe, Wiesen) sowie das Aussterben vieler Tier- und Pflanzenarten und die Erschöpfung der Bodenschätze. Darüber hinaus hat die Umweltverschmutzung durch Radionuklide, Pestizide sowie Industrie- und Haushaltsabfälle weltweite Ausmaße angenommen. All dies hat die Menschheit an den Rand einer Umweltkatastrophe gebracht.

Heute ist das Ausmaß des Einflusses menschlicher Aktivitäten auf die Entwicklung der Biosphäre wirklich gigantisch geworden. Die meisten Handlungen, die manchmal katastrophale Folgen haben, werden von Menschen begangen, weil sie die natürlichen Prozesse und Phänomene sowie deren Zusammenhänge nicht verstehen. Ein Beispiel ist die Umweltverschmutzung und die intensive und übermäßige Nutzung natürlicher Ressourcen.

In den letzten Jahrzehnten ist das Problem des Hausmülls, der auf Mülldeponien gelagert oder in die Gewässer der Weltmeere gekippt wird, sehr ernst geworden. Mülldeponien sind gefährlich, weil Schadstoffe, die sich im Wasser lösen, das Grundwasser und den Boden verunreinigen. Im Pazifischen Ozean ist die Menge an Hausmüll heute flächenmäßig doppelt so groß wie die Kontinentalfläche der Vereinigten Staaten und massemäßig sechsmal so groß wie die Planktonmasse.

Der französische Mathematiker Edouard Leroy schlug den Begriff Noosphäre vor. Er nannte die Noosphäre die Hülle der Biosphäre, die vom menschlichen Bewusstsein gebildet wird. Anschließend erweiterte der Begründer der Biosphärenlehre, V. I. Wernadski, dieses Konzept. Intelligentes menschliches Handeln sollte laut Wernadskij zum führenden Faktor in der Beziehung zwischen Gesellschaft und Natur werden.

Die Noosphäre (Sphäre der Vernunft) ist die höchste Entwicklungsstufe der Biosphäre, in der die intelligente Aktivität des Menschen zur Hauptantriebskraft seiner Entwicklung wird.

Die Entwicklungsstadien der Biosphäre waren durch eine Zunahme der Vielfalt lebender Formen und der Komplexität ihrer Organisation gekennzeichnet. Lebende Materie, die aus dem Ozean stammt, breitete sich über das ganze Land aus. Es waren lebende Organismen, die es der Erde ermöglichten, ihr einzigartiges Aussehen zu erlangen und neben anderen Planeten im Sonnensystem zu einem Planeten des Lebens zu werden. Die Hauptfaktoren in der Evolution der Biosphäre in den betrachteten Stadien sind Prozesse, die mit der Funktion lebender Organismen verbunden sind: Synthese, Zerstörung, Zirkulation. Die höchste Entwicklungsstufe der Biosphäre, basierend auf dem menschlichen Geist, ist die Noosphäre.

Struktur und Funktionen der Biosphäre. Evolution der Biosphäre. Das Konzept der Noosphäre.

Die lange Zeit der vorbiologischen Entwicklung unseres Planeten, die durch die Wirkung physikalisch-chemischer Faktoren der unbelebten Natur bestimmt wurde, endete mit einem qualitativen Sprung – der Entstehung organischen Lebens. Seit ihrer Entstehung existieren und entwickeln sich Organismen in enger Wechselwirkung mit der unbelebten Natur, und Prozesse in der belebten Natur auf der Oberfläche unseres Planeten sind vorherrschend geworden. Unter dem Einfluss der Sonnenenergie entwickelt sich ein grundlegend neues (planetarisches) System – die Biosphäre. Die Biosphäre besteht aus:

♦ lebende Materie, die aus einer Ansammlung von Organismen besteht;

♦ eine biogene Substanz, die im Laufe des Lebens von Organismen entsteht (Atmosphärengase, Kohle, Kalkstein usw.);

♦ inerte Materie, die ohne Beteiligung lebender Organismen entsteht (Grundgesteine, vulkanische Lava, Meteoriten);

♦ bioinerter Stoff, der ein gemeinsames Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität von Organismen und abiogenen Prozessen (Boden) ist.

Die Entwicklung der Biosphäre wird durch eng miteinander verbundene drei Gruppen von Faktoren bestimmt: die Entwicklung unseres Planeten als kosmischer Körper und die in seinen Tiefen stattfindenden chemischen Umwandlungen, die biologische Entwicklung lebender Organismen und die Entwicklung der menschlichen Gesellschaft.

Die Grenzen des Lebens werden durch Faktoren in der Umwelt der Erde bestimmt, die die Existenz lebender Organismen verhindern. Die obere Grenze der Biosphäre verläuft in einer Höhe von etwa 20 km über der Erdoberfläche und wird durch die Ozonschicht begrenzt, die den kurzwelligen Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne blockiert, der das Leben zerstört. In der Hydrosphäre der Erdkruste bewohnen lebende Organismen alle Gewässer des Weltozeans – bis zu einer Tiefe von 10–11 km. In der Lithosphäre findet Leben in einer Tiefe von 3,5–7,5 km statt, die durch die Temperatur im Erdinneren und den Grad der Durchdringung von flüssigem Wasser bestimmt wird.

Atmosphäre. Die Gashülle der Erde besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff. Es enthält geringe Mengen Kohlendioxid (0,003 %) und Ozon. Der Zustand der Atmosphäre hat großen Einfluss auf physikalische, chemische und biologische Prozesse auf der Erdoberfläche und in der aquatischen Umwelt. Besonders wichtig für Lebensprozesse sind: Sauerstoff, der für die Atmung und Mineralisierung abgestorbener organischer Stoffe verwendet wird; Kohlendioxid, das von grünen Pflanzen bei der Photosynthese verwendet wird; Ozon, das einen Schirm bildet, der die Erdoberfläche vor ultravioletter Strahlung schützt. Die Atmosphäre entstand durch starke vulkanische und bergbildende Aktivität; Sauerstoff erschien viel später als Produkt der Photosynthese.

Hydrosphäre. Wasser ist ein wichtiger Bestandteil der Biosphäre und eine notwendige Voraussetzung für die Existenz lebender Organismen. Von großer Bedeutung sind im Wasser gelöste Gase: Sauerstoff und Kohlendioxid. Ihr Gehalt variiert stark je nach Temperatur und der Anwesenheit lebender Organismen. Wasser enthält 60-mal mehr Kohlendioxid als die Atmosphäre. Die Hydrosphäre entstand im Zusammenhang mit der Entwicklung geologischer Prozesse in der Lithosphäre, bei denen große Mengen Wasserdampf freigesetzt wurden.

Lithosphäre. Der Großteil der Lithosphärenorganismen befindet sich in der Bodenschicht, deren Tiefe mehrere Meter nicht überschreitet. Der Boden besteht aus anorganischen Substanzen (Sand, Ton, Mineralsalze), die bei der Zerstörung von Gesteinen entstehen, und organischen Substanzen – Abfallprodukten von Organismen.

Evolution der Biosphäre

Alle Komponenten der Biosphäre interagieren eng miteinander und bilden ein integrales, komplex organisiertes System, das sich nach seinen eigenen inneren Gesetzen und unter dem Einfluss äußerer Kräfte, einschließlich kosmischer Kräfte (Sonnenstrahlung, Gravitationskräfte, Magnetfelder der Sonne, Mond und andere Himmelskörper)

Nach modernen Vorstellungen ist die Entwicklung einer leblosen Geosphäre, d.h. Die aus der Erdsubstanz gebildete Hülle entstand in den frühen Stadien der Existenz unseres Planeten, vor Milliarden von Jahren. Veränderungen im Erscheinungsbild der Erde wurden mit geologischen Prozessen in der Erdkruste, an der Oberfläche und in den tiefen Schichten des Planeten in Verbindung gebracht und äußerten sich in Vulkanausbrüchen, Erdbeben, Krustenbewegungen und Gebirgsbildung. Solche Prozesse finden immer noch auf den leblosen Planeten des Sonnensystems und ihren Satelliten Mars, Venus und Mond statt.

Mit der Entstehung des Lebens (sich selbst entwickelnde stabile Formen), zunächst langsam und schwächer, dann immer schneller und deutlicher, begann sich der Einfluss lebender Materie auf die geologischen Prozesse der Erde zu manifestieren.

Die Aktivität lebender Materie, die in alle Ecken des Planeten eingedrungen ist, hat zur Entstehung einer neuen Formation geführt – der Biosphäre – einem eng miteinander verbundenen einheitlichen System geologischer und biologischer Körper und Prozesse der Umwandlung von Energie und Materie. Das Ausmaß der Transformationen lebender Materie hat planetarische Ausmaße erreicht und das Erscheinungsbild und die Entwicklung der Erde erheblich verändert.

So entstand beispielsweise durch den Prozess der Photosynthese – die Aktivität grüner Pflanzen – die moderne Gaszusammensetzung der Atmosphäre, in der Sauerstoff erschien. Die Aktivität der Photosynthese wiederum wird maßgeblich von der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre, dem Vorhandensein von Feuchtigkeit und Wärme beeinflusst. Noosphäre (von griechisch noos – Geist) – die Sphäre des Geistes, wörtlich „die Denkhülle“. Der Begriff wurde Ende der 20er Jahre unseres Jahrhunderts in die Wissenschaft eingeführt. Allerdings sind die Vorstellungen über die Noosphäre bis heute äußerst umstritten. Die noosphärische Lehre gilt einerseits als die größte wissenschaftliche Errungenschaft, darüber hinaus als Grundgesetz der Sozialökologie, andererseits als heller, aber fragiler Traum einer vom menschlichen Geist kontrollierten Umwelt oder gar als Utopie. Auch im Verständnis der noosphärischen Zeit gibt es große Unterschiede. Einige glauben, dass die Noosphäre unsere Realität ist, während andere glauben, dass es sich nur um eine wahrscheinliche Zukunft handelt.

Noosphärenkonzept

In der modernen Wissenschaft gibt es für das Konzept der Noosphäre ein recht breites Interpretationsspektrum, allerdings sollte man unserer Meinung nach der Position von G.A. zustimmen. Bachinsky, dass die Noosphäre ein global optimiertes sozioökologisches System ist. Das Konzept eines sozioökologischen Systems hat in den Werken von G.A. eine ziemlich breite, wenn auch zweideutige Anwendung gefunden. Bachinsky, A.N. Goncharenko, E.V. Girusova, N.N. Moiseeva, I.F. Reimers und andere. Es kann als ein ökologisches System betrachtet werden, das in den Bereich der sozialen Beziehungen eingebunden ist, also als ein sich selbst regulierendes natürliches System, dessen dynamisches Gleichgewicht von der Gesellschaft sichergestellt wird.

Die Noosphäre als global optimiertes sozioökologisches System kann als Komplex aus vier miteinander verbundenen Subsystemen dargestellt werden:

Natürlich (Wasser, Luft, Relief, Klima, Flora, Fauna usw.);

Wirtschaft (Bevölkerung, Industrie, Landwirtschaft, Verkehr usw.);

Soziokulturell (Wissenschaft, Kunst, Gesundheitswesen, Bildung, Religion usw.);

Ethnosozial (Leben, Traditionen, Bräuche, Sprache usw.).

Noosphäre- die Sphäre des Geistes und der Seele, die sich in Raum und Zeit kontinuierlich ausdehnt, die darauf basierende Sphäre der Lebenstätigkeit der Zivilisation der Erde, deren Kern die historische Biosphäre der Erde ist. Die zeitlich unbegrenzte Lebensaktivität der Erdzivilisation wird durch das harmonische Zusammenspiel von Mensch und Biosphäre erreicht, reguliert durch den Entwicklungs-Nachhaltigkeitsindex (weniger als eins) und Harmonie innerhalb der Gesellschaft selbst (bestimmt durch den sozioökonomischen Disharmonie-Index). weniger als 10-15).

Die Worte „kontinuierliche Expansion im Weltraum“ bedeuten die Expansion der Menschheit in den Weltraum.

Die Einführung quantitativer Kriterien in das Konzept der Noosphäre zerstreut den Nebel zulässiger Interpretationen, macht das Konzept wissenschaftlich konstruktiv, klar und praktisch für die Weiterentwicklung der Noosphärenlehre.

Im Hinblick auf das Problem „nachhaltige Entwicklung – Noosphäre“ ist es sehr wichtig zu verstehen, dass der Begriff „nachhaltige Entwicklung“ nur die Art der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft meint, die der Bildung der Noosphäre vorausgeht. Dieser Begriff kann nicht das ungewöhnlich breite Spektrum an Inhalten und Funktionsweisen der Gesellschaft selbst sowie die mögliche Interaktion unserer Zivilisation mit anderen Weltraumzivilisationen abdecken. Der Inhalt ist begrenzt.

Das von V.I. formulierte Problem der Umwandlung der Biosphäre in die Noosphäre. Wernadskij beschäftigt sich im 21. Jahrhundert mit dem Problem der Gestaltung und Entstehung der noosphärischen Zivilisation der Erde.