Учение В.И.Вернадского о биосфере

 

МИНИСТЕРСТВО  ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

на тему:

«Учение В.И.Вернадского о биосфере.» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  курсант

гр. М-10-2 

Долотова Е.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УЛЬЯНОВСК.2011

Содержание 
 
 

1. Введение

2. Понятие о биосфере

3. Учение В.И.Вернадского о биосфере

 А) Формы биосферы

 Б) Состав биосферы

 В) Элементы биосферы

 Г) Структура и функции биосферы

 Д) Границы биосферы

4. Живое вещество планеты

5. Функции живого вещества

 А) Энергетическая функция

 Б) Фотосинтез

 В)  Средообразующая функция

6. Заключение

7. Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. ВВЕДЕНИЕ

 
 

“…Когда его избирали почетным членом научных учреждений, то это было почетно и для самого Вернадского, однако не в меньшей  мере и для тех учреждений, которые  его избирали…

Со времени расцвета его научного творчества прошло уже  более полувека, срок очень большой, однако в течение его не было ни одного ученого, который мог бы сравняться с ним…

Стать новым Вернадским очень трудно, но тем не менее нашим молодым ученым падать духом не следует. Дорога для них открыта широко… Если поставить вопрос, будет ли кто-нибудь из них вторым Вернадским, то положительный ответ дать трудно. Конечно, в природе все бывает, и надежды терять не надо…

Самое важное это  то, что каждый из нас может повысить качество своей работы, может добиться новых, необходимых результатов, следуя примеру Вернадского, изучая методику его работы, применяя особенности  этой работы”. 

Так говорил выдающийся геолог нашего времени, лауреат Ленинской  премии академик Дмитрий Васильевич Наливкин на 100-летнем юбилее Вернадского  в 1963 году.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ПОНЯТИЕ О БИОСФЕРЕ.

 

 Понятие биосфера  вошло в науку до некоторой  степени случайно. Около ста лет  назад, в 1875 году, австрийский  геолог Эдуард Зюсс, говоря о  различных оболочках земного  шара, впервые употребил этот  термин в последней главе своей  небольшой книжке о происхождении  Альп. Однако эта концепция не  сыграла заметной роли в развитии  научной мысли до тех пор,  пока в 1926 году не были опубликованы  две лекции русского минералога  Владимира Ивановича Вернадского.  Концепция биосферы, которую мы  принимаем сейчас, в основном  опирается на идеи Вернадского,  развитые им спустя 50 лет после  работ Зюсса. Сам Вернадский  считал, что впервые к понятию  биосферы подошел французский  натуралист Жан Батист Ламарк, в чьих работах можно немало  геохимических идей, пусть и архаично  изложенных.  

 Биосферой называется  та часть земного шара, в пределах  которой существует жизнь. Однако  такое определение порождает  ряд вопросов и требует уточнений.  Пропуская через фильтр воздух, взятый на больших высотах,  можно найти в нем споры  бактерий и грибов. Но этот  «аэропланктон», очевидно, не имеет активного метаболизма. Даже на поверхности Земли немало мест, слишком холодных, слишком жарких или слишком сухих, для того чтобы там могли существовать организмы с активным метаболизмом. Но и в таких местах всегда можно найти споры. Таким образом, оболочка Земли, называемая биосферой, имеет неправильную форму, т. к. она окружена некоей «парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии. В настоящее время живой организм может, конечно, существовать далеко за пределами естественной биосферы, находясь в космическом корабле или скафандре. Такие искусственные местообитания можно рассматривать как участки биосферы, вырванные из нее и временно заброшенные в космос.  

 Что же характерно  для биосферы как особой оболочки  земного шара? Во-первых, это область,  в которой имеется в значительных  количествах жидкая вода. Во-вторых, на нее падает мощный поток  энергии от Солнца. Наконец, в-третьих,  в биосфере имеются поверхности  раздела между веществами, находящимися  в жидком, твердом и газообразном  состояниях . 
 
 
 
 
 
 

3.  УЧЕНИЕ В. И. ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕ

 
 

Одним из выдающихся естествоиспытателей, который посвятил себя изучению процессов, протекающих  в биосфере, был академик В. И. Вернадский. Он стал основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое  легло в основу современного учения о биосфере. 

До появления работ  В. И. Вернадского роль живых организмов на Земле представлялась ученым очень  скромной. Действительно, казалось бы, какое может быть сравнение последствий  их жизнедеятельности с мощью  внутренних сил планеты, вздымающих высочайшие горы, разверзающих океанские  пучины, перемещающих целые континенты.

В. И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжении длительного отрезка  времени выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни нашей планеты. Геологическая деятельность живых организмов проявляется как следствие следующих их особенностей: они теснейшим образом связаны с окружающей средой и взаимодействуют с ней в процессе обмена веществом и энергией; обмен веществ организмов со средой осуществляется в процессе биологического круговорота; суммарный эффект результатов деятельности организмов проявляется на протяжении очень длительных (сотен миллионов лет) отрезков времени. Таким образом, приоритет в разработке теоретических основ учения о биосфере принадлежит советским ученым. 

По определениям ученых, возраст Земли равен приблизительно 5 млрд. лет. Наиболее древние следы  живых организмов найдены в Южной  Африке (Восточный Трансвааль), в  толще горных пород, возраст которых  равен 3,2 млрд. лет. Эти организмы  напоминали современных нитчатых бактерий. Ученые даже дали им название – эобактериум изолятум. Таким образом, можно считать, что биосфера Земли возникла около трех миллиардов лет назад.  

Наземные организмы  появились около 400 млн. лет назад. Это были первые примитивные растения. С появлением на суше живых организмов и возникновением растений начинается важнейший этап в истории развития биосферы. С этого периода началось их быстрое распространение по планете, и в настоящее время Землю  населяет огромное количество разнообразнейших растительных и животных организмов . 

В 19 веке в России постепенно складывалось представление  о единстве человека и природы, о  тех проблемах, с которыми неизбежно  столкнется человечество при необузданном стремлении всецело подчинить себе природу. Вообще идея цельного знания, основанного на органической полноте  жизни, принадлежит русской философии. Она легла в основу направления  общественной жизни, получившего название «русский космизм». Именно тогда в  научной среде засверкали имена  психолога и физиолога И. М. Сеченова, химика Д. И. Менделеева, почвоведа В. В. Докучаева, основоположника космонавтики К. Э. Циолковского. К плеяде этих выдающихся ученых принадлежит и В. И. Вернадский.  

В. И. Вернадский впервые  показал, что химическое состояние  наружной коры нашей планеты всецело  находится под влиянием жизни  и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан великий планетарный процесс  – миграция химических элементов  в биосфере. Эволюция видов, отмечал  ученый, приводящая к созданию форм жизни, устойчива в биосфере и  должна идти в направлении увеличения биогенной миграции атомов. 

Биосфера представляет собой сложнейшую планетарную оболочку жизни, населенную организмами, составляющими  в совокупности живое вещество. Это  самая крупная (глобальная) экосистема Земли – область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Совокупная деятельность живых организмов в биосфере проявляется как геохимический  фактор планетарного масштаба. 

Биосфера по вертикали  разделяется на две четко обособленные области: верхнюю, освещенную светом, - фотобиосферу, в которой происходит фотосинтез, и нижнюю, «темную», - меланобиосферу, в которой фотосинтез невозможен. На суше граница между ними проходит по поверхности Земли.  

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю  часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных  слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования  жизни». На развитие жизни, а, следовательно, и границы биосферы оказывают  влияние многие факторы и прежде всего наличие кислорода, углекислого  газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни  и слишком высокие или низкие температуры. Элементы минерального питания  также влияют на развитие жизни. К  ограничивающему фактору можно  отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л. 

На основе работ  В. И. Вернадского и других исследователей, внесших большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагается различать  три основные ее формы: 

формы биологической  систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в  ботанике и зоологии; 

2. биогеографические  формы – территории, характеризующие  географическое распространение  и распределение растений и  животных, специфику флоры и фауны.  Это биогеографические зоны, области  и т.д. Отдельно выделяются  ботанико-географические и зоогеографические  территории, дающие представление  о составе и характере флоры  и фауны; 

3. экологические  формы, известные под названием  экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, что биотоп – это участок с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами, экотоп – это место обитания сообщества. В отличие от биотопа, понятие «экотоп» включает внешние по отношению к сообществу факторы среды. Это совокупность абиотических условий неорганической среды данного участка, представляющего собой местообитание конкретного сообщества. Экологические формы определяют специфику изучения биосферы в экологических аспектах.  

 Вещественный  состав биосферы также разнообразен. В. И. Вернадский включает в  него семь глубоко разнородных,  но геологически не случайных частей:

-живое вещество;

-биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое живыми -организмами (горючие ископаемые, известняки и т. д.);

-косное вещество, образуемое без участия живых организмов (твердое, жидкое и газообразное);

-биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);

-вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда);

-рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;

Важнейшими компонентами биосферы являются:

•  живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);

•  биогенное вещество органического происхождения (уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк  и др.);

•  косное вещество (горные породы неорганического происхождения);

• биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами).

Из сказанного вытекает, что биосфера является результатом  сложнейшего механизма геологического и биологического развития косного  и биогенного вещества . С одной стороны , это среда жизни , а с другой – результат жизнедеятельности . Главная специфика современной биосферы – это четко направленные потоки энергии и биогенный ( связанный с деятельностью живых существ ) круговорот веществ .

Разрабатывая учение о биосфере , В.И. Вернадский пришел к выводу , что главным трансформатором космической энергии является зеленое вещество растений . Только они способны поглощать энергию солнечного излучения и синтезировать первичные органические соединения . Для объяснения большой суммарной энергии биосферы ученый произвел расчеты , которые действительно показали огромное значение фотосинтезирующих растений в создании общей органической массы . Ученый подсчитал , что поверхность Земли составляет меньше одной десятитысячной поверхности Солнца. Общая же площадь трансформационного аппарата зеленых растений зависимости от времени года составляет уже от 0,86 до 4,2% площади поверхности Солнца . Разница колоссальная . Этот зеленый энергетический потенциал и лежит в основе сохранения и поддержания всего живого на нашей планете .