Учение Вернадского о биосфере

                                     СОДЕРЖАНИЕ: 

          Введение …..………………………………………………………………..    стр. 1

1. Понятие биосферы…………………………………………………………   стр. 2                                                             
2. Сущность и структура биосферы ……………………………………….   стр. 3
3. Учение Вернадского о биосфере………………………………………… стр. 5
4. Переход к ноосфере………………………………………………………     стр. 8

          Заключение……………………………………………………………………  стр. 12

          Список литературы …………………………………………………………    стр. 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                              Введение

       Земля и окружающая ее среда сформировалась в результате закономерного развития всей Солнечной системы. Планета Земля образовалась около 4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газопылевого вещества. Как и другие планеты, Земля получает энергию от Солнца,  она достигает земной поверхности в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло - одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит так же и из глубины Земли.

    По новейшим  данным, масса Земли составляет 6*1021 т, объем — 1,083*1012 км3, площадь  поверхности — 510,2 млн км2. Размеры, а следовательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены.

  Наша планета  имеет неоднородное строение  и состоит из концентрических  оболочек (геосфер) - внутренних и  внешних. К внутренним относятся – ядро и мантия, а к внешним - литосфера, гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли - биосфера.

    Биосфера (греч. bios – жизнь, sphaira – шар, сфера) – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека.

                                      1.    Понятие биосферы.

  Понятие биосферы  появилось в биологии в ХУIII веке, однако первоначально оно имело совсем иной смысл, чем теперь. Биосферой именовали небольшие гипотетические глобулы (ядра органического вещества), которые якобы составляют основу всех организмов. К середине ХIХ ст. в биологии уточняются позиции научных представлений о реальных органических клетках, и термин «биосфера» утрачивает свой прежний смысл. К идее биосферы в ее современной трактовке пришел Ж.–Б.Ламарк (1744–1829 гг.), основатель первой целостной концепции эволюции живой природы, однако данный термин он не использовал. Впервые в близком к современному смыслу понятие «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс, который в книге «Происхождение Альп» (1873 г.) определил ее как особую, образуемую организмами оболочку Земли. В настоящее время для обозначения этой оболочки используются понятия «биота», «биос», «живое вещество», а понятие «биосфера» трактуется так, как его толковал академик В.И.Вернадский (1863–1945 гг.).

Целостное учение о  биосфере представлено в его ставшей  классической работе «Биосфера» (1926 г.). В.И.Вернадский определил биосферу как особую охваченную жизнью оболочку Земли.

    Факты и  положения о биосфере накапливались  постепенно в связи с развитием  ботаники, почвоведения, географии  растений и других преимущественно  биологических наук, а также геологических  дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми  для  понимания биосферы в целом,  оказались связанными с возникновением  экологии, науки, которая изучает  взаимоотношения организмов и  окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

           2. Сущность и структура биосферы.

  Структура биосферы представляет собой совокупность газообразной, водной и твердой оболочек планеты и живого вещества, их населяющего. Масса биосферы составляет приблизительно 0,05% массы Земли, а ее объем – 0,4% объема планеты. Границы биосферы определяет распространение в ней живых организмов. Несмотря на различную концентрацию и разнообразие живого вещества в разных районах земного шара, считается, что горизонтальных границ биосфера не имеет. Верхняя же вертикальная граница существования жизни обусловлена не столько низкими температурами, сколько губительным действием ультрафиолетовой радиации и космического излучения солнечного и галактического происхождения, от которого живое вещество планеты защищено озоновым экраном. Максимальная концентрация молекул озона (трехатомарного кислорода) приходится на высоту 20–25 км, где толщина озонового слоя составляет 2,5–3 мм. Озон интенсивно поглощает радиацию на участке солнечного спектра с длиной волны менее 0,29 микрон.

Поскольку граница  биосферы обусловлена полем существования  жизни, где возможно размножение, то она совпадает с границей тропосферы (нижнего слоя атмосферы), высота которой  от 8 км над полюсами до 18 км над экватором  Земли. Однако в тропосфере происходит лишь перемещение живых организмов, а весь цикл своего развития, включая  размножение, они осуществляют в  литосфере, гидросфере и на границе  этих сред с атмосферой.

     В состав биосферы полностью входит вся гидросфера (океаны, моря, озера, реки, подземные воды), мощность которой составляет 11 км. Наибольшая концентрация жизни сосредоточена до глубины 200 м, в так называемой эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет и возможен фотосинтез. Именно здесь сконцентрированы все фотосинтезирующие растения и продуцируется первичная биологическая продукция. Глубже начинается дисфотическая зона, где царит темнота и отсутствуют фотосинтезирующие растения, но активно перемещаются представители животного мира, непрерывным потоком опускаются на дно отмершие растения и останки животных.

Нижняя граница  биосферы в пределах литосферы лежит  в среднем на глубине 3 км от поверхности  суши и 0,5 км ниже дна океана. О более  глубоком проникновении жизни в  толщи литосферы сведений нет.

  На границе атмо-, гидро - и литосферы сконцентрирована наибольшая масса живого вещества планеты, и эта земная оболочка названа биогеосферой, или пленкой жизни. Только в ее пределах возможна жизнедеятельность и существование человека.

Суммарная биомасса живого вещества биосферы составляет 2–3 трлн т, причем 98% ее – это биомасса наземных растений. Биосферу населяют около 1,5 млн видов животных и 500 тыс. видов растений. Однако, если мысленно равномерно распределить все живое вещество по поверхности планеты, то получится слой толщиной всего около 2 см. Вместе с тем в процессах самоорганизации биосферы живое вещество играет сегодня ведущую роль и выполняет следующие функции:

   Живое вещество находится в постоянном энергетическом обмене с внешним миром. Оно является основным организующим элементом в поддержании круговорота веществ, обеспечении динамического равновесия экологических систем.

    Процесс создания органического вещества в биосфере происходит одновременно с противоположными процессами потребления и разложения его гетеротрофными организмами на исходные минеральные соединения (вода, углекислый газ и др.). Так осуществляется круговорот органического вещества в биосфере при участии всех населяющих ее организмов, получивший название малого, или биологического, (биотического) круговорота веществ в отличие от вызываемого солнечной энергией большого, или геологического, круговорота, наиболее ярко проявляющегося в круговороте воды и циркуляции атмосферы. Большой круговорот происходит на протяжении всего геологического развития Земли и проявляется в переносе воздушных масс, продуктов выветривания, воды, растворенных минеральных соединений, загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных.

   Малый (биологический) круговорот начинается с возникновения органического вещества в результате фотосинтеза зеленых растений, то есть образования живого вещества из углекислого газа, воды и простых минеральных соединений с использованием лучистой энергии Солнца. Растения (продуценты) извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, медь, цинк и другие элементы. Растительноядные животные (консументы I порядка) поглощают соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения. Хищники (консументы II порядка) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и т.д. Останки животных и отмершие растения перерабатываются насекомыми, грибами, бактериями (редуцентами), превращаясь в минеральные и простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями. Так начинается новый виток биологического круговорота.

    В отличие  от большого круговорота малый  имеет разную продолжительность:  различают сезонные, годовые, многолетние  и вековые малые круговороты.

     Биосфера  является чрезвычайно сложной  экосистемой, работающей в стационарном  режиме на основе тонкой регуляции  всех составляющих ее частей  и процессов. Как свидетельствуют  данные исследований, по крайней  мере последние 600 млн. лет характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся, изменялись лишь скорости геохимических процессов. Стабильное состояние биосферы обусловлено в первую очередь деятельностью живого вещества, обеспечивающей определенную скорость трансформации солнечной энергии и биогенной миграции атомов.

     Вместе  с тем вмешательство человека  в природные круговороты приводит  к серьезным изменениям в состоянии  биосферы.

                                3.   Учение Вернадского о биосфере.

По современным  представлениям, биосфера – это  особая оболочка земли, содержащая всю  совокупность живых организмов и  ту часть вещества планеты, которая  находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Эти представления  базируются на учении В. И. Вернадского(1863 –1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в.  Значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этому способствовало развитие экологии и, прежде всего, глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.

Учение Вернадского  о биосфере – это целостное  фундаментальное учение, органично  связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально  новый подход к изучению планеты  как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем  и будущем.

По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает в  себя:

- живое вещество,  образованное совокупностью организмов:

- биогенное вещество, которое создается в процессе  жизнедеятельности организмов (газы  атмосферы, каменный уголь, нефть,  торф, известняки и др.);

  -косное вещество, которое формируется без участия  живых организмов (магматические  горные породы);

- биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы);

  -  радиоактивное  вещество, вещество космического  происхождения (метеориты и др.) и рассеяные атомы.

Все эти семь типов  веществ геологически связаны между собой.  Биосфера - это специфическим образом организованное единство всего живого и минеральных элементов. Взаимодействие между ними проявляется в биогенной миграции атомов, осуществляющейся за счёт энергии солнечного излучения.

Происходящий в  биосфере круговорот веществ, энергии  и особей осуществляется при участии  всех населяющих её организмов. Все  живые существа являются частью одного целого, гигантской совокупности живых  существ, живого покрова Земли.

Солнечная энергия  на Земле вызывает два круговорота  веществ: большой, или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте  воды и циркуляции атмосферы, и малый, или биологический, который развивается  на основе большого и заключается  в круговой циркуляции веществ между  почвой, растениями, микроорганизмами и животными. Оба круговорота  взаимосвязанные и представляют собой как бы единый процесс. Втягивая в свои многочисленные орбиты косную среду, биологический круговорот веществ  обеспечивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние  на облик биосферы.

В.И. Вернадский говорил  об организации жизни в планетном  масштабе.

Биологический круговорот, основанный на взаимодействии синтеза  и деструкции органического вещества, - наиболее существенная форма этой организации.

Биологический круговорот имеет ряд циклов. Наиболее существенными  из них являются циклы, связанные  с углеродом, кислородом, азотом, фосфором, серой и другими химическими  элементами. Они непрерывно циркулируют  в живом веществе и окружающей среде. При этом часть из них исключается  из биологического круговорота и  с помощью геохимических процессов  закрепляется в осадочных отложениях или переносится в океан. В  связи с изменением углеродного  цикла в земной коре стали преобладать  окислительные процессы, что обусловило в ней скоплений угля, нефти, битумных веществ, торфа, нефтеносных сланцев, сапропеля.