Учение Вернадского о биосфере

Белорусский государственный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

по  предмету «Основы экологии, включая энергосбережение» 

на  тему «Учение В.И. Вернадского о биосфере» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                   Студентка II курса 2 группы

                                                                                     заочного отделения

                                                                                                 Юридического факультета

                                                                                                       Рябченко Любовь Алексеевна

                                                                              Преподаватель:  

Минск, 2008

       Введение

       Владимир  Иванович Вернадский стал одним из немногих ученых XXв., оставивших свой след в самых разных областях науки – в том числе геологии, биологии, химии, философии. Он стал создателем учения о живом веществе и биосфере – учения, которое находится на стыке всех этих наук.

       Родился В.И. Вернадский 12 марта 1863г. В Петербурге в семье профессора-экономиста. Закончив гимназию, Владимир решил изучать естествознание и поступил в Петербургский университет. Среди его учителей были Д.И. Менделеев, В.В. Довженко, М.П. Вагнер и другие великие ученые.

       С 1898г. Вернадский – профессор Московского  университета.

       С 1917г. в России наступает эпоха  революций, смут и гражданской войны. В 1918г. он едет в Украину организовывать Академию наук.

       С 1921г. академик Вернадский живет и  работает во Франции и возвращается в Россию в 1926г. Здесь Вернадский становится одним из лидеров академической  науки, отстаивающим ее автономию и свободы, постоянно урезаемые властями. Он всегда сохраняет удивительную по тем временам свободу мысли. Бесстрашно и критически анализирует любые научные проблемы и общественные явления.

       Скончался Владимир Иванович Вернадский 6 января 1945г. в возрасте 81 года. 
 

       Учение  В.И. Вернадского  о биосфере

       В.И.Вернадский создал целый комплекс наук про Землю  – от генетической минералогии до биохимии, радиологии, учения про биосферу.

       Он  принципиально откинул старый биологический  подход – исследования отдельно того или другого живого организма, а выдвинул на первое место понятие жизни как организованной  совокупности живого вещества. Ученый  подчеркивал, что вещество  планеты образовывается  в кругообороте «мертвое – живое – мертвое», что «биогенные породы» (то есть созданные живым веществом) составляют значительную часть массы биосферы.

       В.И.Вернадский отнес к биосфере толщи земных оболочек, где не только существуют живые организмы, но и находятся  вещества созданные в прошлом  живой материей (торф, каменный уголь, осадочные породы). Он рассматривал биосферу не просто как пространственную категорию, а как сложную единую систему – оболочку, в которой живые существа пребывают в сложном взаимодействии, как и неживой природой (воздухом, водой, солнечной энергией), так и с собой и этим определяют химическое состояние  внешней коры нашей планеты.

       Мыслитель определил грани биосферы, указав, что в нее входят вся гидросфера Земли, верхняя часть литосферы  до глубины 2-3 км, где еще есть живые  бактерии, и нижняя часть атмосферы.

       Гидросфера  – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает  повсеместно в различные природные  образования, даже наиболее чистые атмосферные  воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых  веществ.

       Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

       Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим  пространством; через атмосферу  осуществляется обмен вещества и  энергии с космосом.

       Атмосфера имеет несколько слоев:

       тропосфера  – нижний слой, примыкающий к  поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;

       стратосфера;

       ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.

       Исходной  основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике, или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а последний в свою очередь – жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете. 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 скопление угля, нефти, битумных веществ, торфа, нефтеносных сланцев, сапропеля.

       Круговорот  кислорода на Земле идёт в направлении, обратном круговороту углерода. Как  и последний, он состоит из двух в  значительной мере самостоятельных  круговоротов в атмосфере и гидросфере, между которыми тоже происходит обмен. Океаны служат главными регуляторами баланса как кислорода, так и двуокиси углерода атмосферы.

       С развитием индустриального производства появились новые потребители  свободного кислорода. В настоящее  время при сжигании топлива на металлургическую и химическую промышленность, коррозию металлов и окисление отходов ежегодно расходуется 10-16% биогенного образования, что в дальнейшем может нарушить его нормальный круговорот.

       Несмотря  на огромный запас азота в атмосфере, круговорот его происходит главным  образом между организмами и  почвой. Доминирующую роль в нём  играют микроорганизмы, под деятельностью  которых белковые вещества трупов животных постепенно превращаются в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Они служат основным источником азота для растений.

       Круговорот  фосфора относительно прост и  весьма неполный. Этот элемент является одной из основных частей живого вещества, в котором он содержится в довольно большом количестве. Основные запасы фосфора содержат различные горные породы, которые постепенно отдают фосфаты в экосистемы. Фосфаты потребляются растениями и используются ими для синтеза органических веществ. При разложении трупов животных бактериями фосфаты возвращается в почву и снова используются растениями. Кроме того, часть фосфатов выносится водотоками в море, и это обеспечивает существование фитопланктона и всех зависящих от него пищевых цепей. Часть фосфора из морской воды может вернуться на сушу (в виде гуано и т. д.)

       Поскольку на Земле запасы фосфора, который  необходим для функционирования экосистем, незначительны, то любые  воздействия человека на его биологический  круговорот имеют отрицательное  воздействия.

       Фосфор  является основным фактором, лимитирующим рост автотрофных организмов как в водной среде, так и в неземных биотопах. Этот же элемент контролирует основную часть первичной продукции биосферы. Фосфор - главный регулятор всех других биогеохимических круговоротов.

       Под влиянием хозяйственной деятельности человека круговорот фосфора в природе значительно изменяется; происходит его перераспределение по территории Земли. В одних местах наблюдается фосфоризация суши, т.е. увеличение содержания фосфора в различных объектах природной среды, в других - его потеря (дефосфоризация).

       В биосфере основные запасы серы содержатся главным образом в виде пиритов  и сульфатов (например, гипс). Несмотря на наличие ряда газообразных соединений серы, преобладающая часть круговорота этого элемента имеет осадочную природу и происходит в почве и воде. Основной источник серы, доступный живым существам, - это всевозможные сульфаты. Их хорошая растворимость в воде облегчает доступ неорганической серы в экосистемы. Поглощая сульфаты, растения восстанавливают серосодержащие аминокислоты. Различные органические отбросы экосистемы разлагаются гетеротрофными бактериями, которые в конечном итоге вырабатывают сероводород. Последняя фаза круговорота серы полностью осадочная. Сера выпадает в осадок в анаэробных условиях в присутствии железа. Различные этапы этого процесса, особенно обратимые, в дальнейшем позволяют использовать запасы осадочных пород. Процесс заканчивается медленным и постепенным накоплением серы в глубоколежащих осадочных породах.

       В течение десятков лет ученый исследовал роль человека в перестройки поверхности Земли. Изучая минералогию, он заинтересовался масштабами технической деятельности человечества в добычи из недр Земли разных минералов и руд, их переработки, получения человеком новых, неизвестных в природе в первозданном виде, металлов и химических соединений. Он пришел к выводу, что масштабы человеческой деятельности возрастают и их можно сравнить с масштабами природных геологических явлений. Уже в ранних трудах В.И.Вернадский писал, что техническая деятельность человечества являет собой процесс, наложенный  на природные процессы, потому что он чужой им и противоприродный. В более поздних трудах мыслитель утверждал, что эволюционное появление человека и развитие ручной мысли – это также природный процесс, как все в окружающем мире. А отсюда – его вывод про то, что научная мысль человечества должна развиваться  соответственно с законами природы, а не противопоставляя себя им.

       Ученый  подчеркивал неразрывность связи  человека с жизнью вех живых существ  еще и по причине питания. Человек вынужден на нынешнем этапе своей эволюции поддерживать свое физическое существование с помощью освоения других организмов или продуктов их жизнедеятельности. Человек вынужден уничтожать другие существа, он гибнет, если не находит в земной коре других земных существ, которыми мог бы питаться. Зависимость человека от  живого целого  благодаря его питанию определяет  все его существование. Одной из высказанных ученым интересных гипотез была мысль о стремлении человечества к автотрофному (самостоятельному) питанию. Человек рано или поздно избавится от своей зависимости от других живых существ, сможет сам, непосредственно, создавать для себя как пищу, так и топливо. Это означало бы, по Вернадскому, что «первый раз в геологической истории на земной коре появилось бы автотрофное животное – автотрофное позвоночное». Вернадский не дает ответа, «будет ли это благотворно или доставит новые страдания человечеству». Все зависит от подхода: научное исследование можно использовать и во благо, и во зло.