ЛЕКЦИЯ № 28

Человек и биосфера.

 

1. Биосфера как историческая система.

2. Современные концепции.

3. Организация биосферы6 живое вещество, количественная и качественная характеристика биосферы.

4. Эволюция биосферы.

5. Человечество как активный элемент биосферы. Ноосфера.

6. Медико-биологические аспекты биосферы.

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

Биолдогическая концепция.

Самые ранние представлении\я о биосфере как совокупности живых организмов. Первым термин употребил Ламарк 9биосфера – область жизни).

Милль и Зюсс: « Биосфера – совокупность живых существ»

Ошибка концепции: исследователи отделяли живое от неживого.

 

Биогеохимическая концепция.

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

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

 

Термодинамическая концепция.

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

 

Кибернетическая концепция.

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

 

Геохимическая концепция.

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

1. Его заслуга в том, что он разработал учение о биосфере как глобальной системе Земли, в которой основной ход геохимических и энергетиеских превращений определяетсяживыми организмами.

2. Распространил поняие «биосфера» на живые организмы и среду их обитания.

3. Создал теорию о живом веществе и геохимической роли живых организмов.

4. создал учение о преобразовании биосферы в ноосферу, как результат действий человека.

 

Основные положения.

 

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

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

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

Между ними раполагаются литосфера, атмосфера и гидросфера.

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

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

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

- геологические породы;

- климат;

- живые организмы;

- рельеф;

- время.

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

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

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

На суше выделяют 2 уровня жизни:

- на поверхности;

- в глубине.

В воде выделяют 3 уровня:

- планктон;

- нектон (плавающие организмы);

- бентос (на дне– глубинные существа).

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

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

99% массы живых организмов пиходится на элементы земной коры.

 

Функции живого вещества.

1. Энергетическая.

2. Концентрационная.

3. Деструктивная.

4. Средообразующая.

5. Транспортная.

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

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

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

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

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

 

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

 

Определение Вернадского.

Биосфера – комплексная геологическая оболочка, состоящая из атмо - , гидро - и литосферы, заселенная и преобразуемая живым веществом.»

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

Сукачев разработал учение о биогеоценозе, 1947 год.

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

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

Может быть представлен:

- фитоценозом;

- зооценозом;

- микробиоценгозом.

Экотоп может быть педставлшен:

- атмосферой;

- почвенными водами;

- почвой.

Эти части связаны постоянным обменов вещества и энергии.

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

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

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

Экосистема -совокупность живых организмов и среды, в которой они существуют.

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

 

Эволюция биосферы.

 

Этапы:

1. Аиогенный;

2. Период биогенеза;

3. Период ноогенеза.

 

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

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

Период ноогенеза – решающий фактор эволюции – деятельностьчеловека.

- изменяет естественный рельеф, геологические и климатические условия;

- изменяет видовой состав живых существ.

Человек – мощнейшая геологическая сила на Земле.

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

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

 

Медико-биологические аспекты биогеографических и антропогенных характеристик среды.

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

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

Адаптации к среде у человека.

1) биохимические изменения ( акклиматизация, ммунитет);

2) биологические реакции ( определяются конкретным генотипом, передаются по наследству и дают преимущество всей популяции в целом);

3) небиологические (обеспечение себя одеждой, теплом, медицинским обслуживанием).

 

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

- морфологические признаки не стали адекватныим в данной среде обитания;

- не выработалдись генетические устойчивые механизмы адаптации к условиям среды.

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

Существует конститциально-генетическая предрастположенность человека к определенным заболеваниям.

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

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

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

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

Простейший пример – различие мужчин и женщин.

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

- крайний эндоморфный.

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

- крайний мезоморфный тип.

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

- крайний экоморфный.

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

Обычно – средний тип.

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

Особенности птания.

Жир: эскимосы- 47%, японцы – 10%

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

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

1. Регионы биосферы. Крупные участки биосферы, для которых характерен определенный химический состав организмов и определенные эндемические заболевания.

2. Субрегионы биосферы. Мелкие территории внутри регшионов, для которых характерна внутренняя однородность, но с соедними они разлчны.

3. Биогеохимические провинции. Еще более мелкие территории, которые отличаются от всего региона недостаточностью или избытком химического элемента.

4. Фоновые провинции. Содержат химические элементы на пределе пороговых концентраций, но не влияют на организм.

 

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

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

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

Дефицит йода – эндемический зоб.

Дефицит меди – медьдефицитное малокровие.

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

 

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

Характеризуется особенностями:

- не зависит от расовой и этической принадлежности. Это норма реакции, конвергентно возникающая в сходных условиях существования.

- адаптвные типы формировались на протяжении всей эволюции человека.

- не представляет собой экологически специализированную форму, т.е. не препятствует возможности существования в других условиях.

В разных зонах Земли существуют различные адаптивные типы людей.

- тропики. Удлиненная форма тела, увеличена площадь поверхности тела, увеличена поверхность испарения, увеличены потовые железы, специфическая регуляция водно-солевого обмена, повышено артериальное давление, низкий уровень метаболизма, низкая концентрация АТФ.

- засушливые районы. Понижен основной обмен, повышено содержание гемоглбина ( за счет обезвоживания).

- Арктика. Повышен основной обмен, повышено содержание жиров в сыворотке крови, высокое количество жира под кожей, повышена мышесная масса .

- умеренный климат. Промежуточные характеристики.