Closure of Earth’s Biosphere: Evolution and Current State
View/ Open:
URI (for links/citations):
https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/125604Author:
Bartsev, Sergey I.
Degermendzhi, Andrey G.
Sarangova, Antonina B.
Барцев, С.И.
Дегерменджи, А.Г.
Сарангова, А.Б.
Date:
2019-09Journal Name:
Журнал Сибирского федерального университета.Биология. Journal of Siberian Federal University. Biology 2019 12 (3)Abstract:
The existence of the biosphere is determined by the presence of a constant circulation of substances, carried out by a highly branched trophic network of mainly closed material loops. How this largely self-contained system formed remains unclear. The theory of evolution cannot help answer this question since the closure of the biosphere is not an adaptive trait of an individual – this is the essence of the Vernadsky-Darwin paradox. The present paper discusses stages of the formation of the biosphere in the context of closure – a key property and parameter of the biosphere – and possible approaches to resolving the paradox. The authors assume that the appearance of the first living organisms did not mean the appearance of the biosphere as a system of interacting components. The formation of the biosphere in the true sense of the word was associated with the appearance of predation approximately 500 million years ago and the emergence of a highly branched trophic network. The authors obtain simple estimates showing that, on the one hand, living organisms are potentially capable of changing their environment at the global level in a negligible geological time period but, on the other hand, are capable of maintaining an accurate balance of global material cycling for several tens of thousands of years. A simple model was used to show the effect of stoichiometric constraints on the formation of closed material flow in simple ecosystems and to demonstrate the need for increased diversity at trophic levels to overcome these stoichiometric constraints Существование биосферы определяется наличием постоянного круговорота веществ, осуществляемого высокоразветвленной трофической сетью, с высокой степенью замкнутости вещественных потоков. Каким образом была сформирована столь согласованная система с высоким уровнем замкнутости, остается неясным. Простое обращение к теории эволюции нам помочь не может, поскольку замкнутость биосферы не является приспособительным признаком особи – в этом суть парадокса Вернадского-Дарвина. В статье обсуждаются этапы формирования биосферы в контексте замкнутости – ключевого свойства и параметра биосферы, а также обсуждаются подходы к разрешению парадокса. Выдвинут тезис о том, что появление первых живых организмов не означает появления биосферы как системы взаимодействующих компонентов. Говорить о биосфере в полном смысле этого слова можно после появления хищничества около 500 млн лет назад и возникновения разветвленной трофической сети. Приведены простые оценки, показывающие, что, с одной стороны, живые организмы потенциально способны изменить среду обитания на глобальном уровне за ничтожное по геологическим масштабам время. Но, с другой стороны, они десятки тысяч лет способны обеспечивать точный баланс глобального круговорота веществ. На простой модели показано влияние стехиометрических ограничений на возможность формирования замкнутого потока веществ в простых экосистемах и продемонстрирована необходимость увеличения разнообразия на трофических уровнях для преодоления этих стехиометрических ограничений
Collections:
Metadata:
Show full item recordRelated items
Showing items related by title, author, creator and subject.
-
The Biogeochemical Principles of Vernadsky as the Basis for a New Field of Science – Biospherics
Pechurkin, Nickolay S. (Сибирский федеральный университет. Siberian Federal University, 2008-09)The use of the biogeochemical principles of V.I. Vernadsky for quantitative description of life development are discussed in the paper. Two examples were examined. First the so-called «Darwin – Vernadsky paradox» connected ... -
О ключевых концепциях гидробиологии
Протасов, А.А.; Protasov, Alexander А. (Сибирский федеральный университет. Siberian Federal University., 2010-09)Рассмотрены основные концепции гидробиологии. Обсуждается связь гидробиологии с экологией, рассмотрены вопросы терминологии, имеющей отношение к обозначениям некоторых разделов гидробиологии. Изложены взаимосвязи гидробиологии ... -
Структура, эволюция биосферы и возможные пути ноосферогенеза
Протасов, А.А.; Protasov, Alexander A. (Сибирский федеральный университет. Siberian Federal University., 2016-09)Биосфера представляет собой сложную биокосную систему, структурной единицей которой является экосистема, биогеоценоз. Биосфера имеет иерархическую структуру. Элементарные единицы биосферы – локальные экосистемы – объединяются ... -
Физические основы современных низкочастотных технологий дистанционного мониторинга объектов морской биосферы и их теоретические объяснения
Стародубцев, Павел А.; Starodubtsev, Pavel A.; Гуторова, Светлана В.; Gutorova, Svetlana V.; Алифанов, Роман Н.; Alifanov, Roman N. (Сибирский федеральный университет. Siberian Federal University., 2009-04)В работе представлены результаты теоретических исследований физических моделей и техно- логических решений, объясняющие процесс взаимодействия низкочастотных сигналов с физи- ческими явлениями и объектами в морской среде ... -
Stability of the Biosphere and Sustainable Development: a Challenge to Biospherics
Bartsev, Sergey I.; Degermendzhi, Andrey G.; Sarangova, Antonina B.; Барцев, С.И.; Дегерменджи, А.Г.; Сарангова, А.Б. (Сибирский федеральный университет. Siberian Federal University, 2017-06)The central point of the concept of sustainable development proposed for overcoming unwelcome trends in the development of the environment – “The right to development must be fulfilled so as to equitably meet developmental ...