Учение В.И. Вернадского о биосфере

 

 

 

 

 

 

План:

 

 

1. Введение

 

2. Учение В.И. Вернадского о биосфере

 

3. Современная биосфера

 

4. Живое вещество биосферы и биотический круговорот

 

5. Возникновение и эволюция биосферы

 

6. Заключение 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Взаимоотношения человека и природы  носят сложный характер и нуждаются в тщательном и полном изучении. Успехи человечества в потреблении природных ресурсов зависят от познания законов природы и умелого их использования. Одна из самых крупных проблем во взаимоотношениях природы и общества – это противоречие между ограниченными ресурсами, размерами Земли и неограниченно возросшими потребностями человечества. Это противоречие привело к возникновению чрезвычайно серьезных экологических проблем глобального масштаба.

   Ещё в 1926г.  В.И. Вернадский писал: «Созданная  в течении геологического времени, установившаяся в своих равновесиях биосфера начинает все сильнее и глубже меняться под влиянием научной мысли человечества». Учения В.И. Вернадского о биосфере служит научным фундаментом в разработке ряда современных глобальных проблем, и прежде всего проблем окружающей человека среды и разумного использования природных богатств биосферы.

   В трудах античных  ученных- Аристотеля, Эратосфена, Теофраста,  Страбона- имелись представления  об устройстве окружающего мира, о взаимосвязи живых организмов с внешней средой. Однако на протяжении многих столетий эти вопросы были несколько отодвинутыми на второй план. И только в эпоху Возрождения отмечался всплеск научной мысли и обращение к культурному наследию античности однако величайшая роль жизни как решающего фактора в динамике веществ верхних горизонтов биосферы выяснялась постепенно, пока не стало известно, что живые организмы могут существовать только путем обмена веществ с внешней средой. Такой обмен имеет географическое значение, поскольку оболочки Земли состоят из химических элементов, входящих в состав живых организмов планеты.

   Факты и представления  о биосфере накапливались постепенно  в связи с развитием ботаники, географии растений, почвоведения  и других, преимущественно биологических наук, а также наук геологических, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии- науки, изучающей взаимоотношения организмов и окружающей среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Владимир Иванович  Вернадский (1963- 1945) принадлежит к тем блестящим мыслителям, идеи которых в силу их эвристичности продолжают питать самые разнообразные отрасли современного знания. Он осветил в своих трудах и живой мир природной среды, т.е. биосферу, то что является важнейшим источником потребительских благ и ресурсов общественного производства. Учение Вернадского о биосфере лежит в основе современного естествознания, которое помогает осмысливать окружающую природу.

   До Вернадского  почти все натуралисты склонялись  к мысли, что живые организмы присутствуют на Земле как второстепенный компонент и существующие за счет способности приспосабливаться. Вернадский решительно выступил против такого мнения. Он убедительно, с помощью математических расчетов доказал, какое огромное воздействие на геологические процессы оказывает живое существо, вывел непреложно доказанные положения: 1. главным отличием Земли от других планет является существования на ней особого природного тела- живого вещества; 2. живое вещество вместе со средой его нахождения образует биосферу, являющуюся промежуточным звеном между космосом и внутренними частями планеты. Живое вещество- понятие абстрактное, выделить его из окружающей среды можно только условно. Живое вещество везде и всегда может оставаться живым только при активном взаимодействии со средой обитания; 2. все живые организмы в целом (включая человека) составляют самую мощную геологическую силу на Земле; 4. энергетический баланс нашей планеты как системы зависит от живого вещества.

   Изменение системы  биосферы, включал человеческое общество как активный элемент, постепенно приобретает четкий практический смысл. Возможность влиять на самые глубинные процессы биосферы выдвигает перед человечеством современно новые проблемы. Главная из них- разработка потенциала для совершенствования не только межчеловеческих отношений, но и отношение людей с окружающей средой.

   Эта стратегия  должна носить характер адаптации  человеческой деятельности к  естественным условиям обитания  и их направленному изменению,  что требует всесторонних знаний, объединяющих естественные, общественные и технические науки. Эти обстоятельства стимулируют возникновение синтетического учения, объединяющего в одно целое исследования процессов, протекающих в неживой природе, живой материи и человеческом обществе.

   В.И. Вернадский  заложил основы учения о динамике  биосферы. Он пришел к мысли,  что развитие жизни и эволюция  нашей планеты связаны в единое  целое.

   Биосфера- своеобразный  энергетический барьер между  Землей и Космосом. Главный источник  энергии, поступающей в биосферу, - солнечное излучение; часть её исходит из недр Земли (гейзеры, вулканическая лава, термальные источники). В воображение ученого рождались удивительные картины : Земля летает в космическом  пространстве вокруг ослепительного светила. Она как бы впитывает солнечную энергию благодаря наружной оболочке из воды и газов, горных пород и живого вещества. Эти четыре компонента в соединении образуют своеобразное планетно-космическое явление- биосферу. Лучистая энергия Солнца, переработанная биосферой, накапливается в горных породах, хранящие частицу солнечной энергии, погружаются в недра. Некоторое количество энергии постоянно уходит из биосферы: излучается в космос, консервируется в геологических отложениях.

   По структуре  биосфера- сложная иерархическая система. Земную кору Вернадский назвал областью былых биосфер, планетным аккумулятором солнечной энергии. Биосфера по мысли ученого,- это не просто оболочка планеты, где существует жизнь, не инертная, хотя и благоприятная среда для организмов, но и область жизни, подобная организму. Она нарушает химическую косность земной поверхности. Вернадский определил пределы биосферы. Она охватывает всю тропосферу, почти целиком гидросферу и верхнюю часть земной коры в среднем до глубины 2км.

   В пределах каждой структурной единицы процессы преобразования энергии и вещества протекают относительно автономно. Вместе с тем вся живая материя объединена специфической формой организации и общими механизмами регуляции потоков энергии и вещества, которые определяются структурой геохимических циклов, циркуляцией атмосферы и воды. Нарушения циклов при антропогенных воздействиях могут менять локальные и глобальные характеристики биосферы. Земля аккумулировала солнечную энергию в различных ископаемых ныне углеродах. Сейчас эти запасы вовлекаются в круговорот веществ, изменяя структуру геохимических циклов и тепловое равновесие биосферы. Огромные выбросы отходов производственной деятельности не только включаются в геохимические циклы, но и изменяют характеристики ландшафтов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Согласно современным  представлениям, биосфера- это своеобразная  оболочка Земли, содержащая всю  совокупность живых организмов  и ту часть вещества планеты,  которая находится в непрерывном  обмене с этими организмами.

   Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферы и литосферы. Продукт жизнедеятельности живых существ относятся к весьма подвижным веществам, которые перемещаются в пространстве далеко за пределами обитания организмов. Поэтому естественно, что распределение живых организмов в пространстве более ограниченно, чем вся биосфера в целом.

   Следует отметить, что в различных отечественных  и зарубежных публикациях под  биосферой понимают только всю  совокупность организмов, противопоставляя  биосферу атмосфере, гидросфере и литосфере. Это коренным образом противоречит всему известному в развитии биосферы как научного термина, и данное определение следует категорически отклонить.

   Биосфера в главных своих чертах может быть охарактеризована по отдельным оболочкам, которые она охватывает.

   Атмосфера – наиболее легкая оболочка нашей планеты, граничащая с космическим пространством. Через атмосферу осуществляется обмен вещества Земли с Космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы – водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, которая определяет тепловой режим поверхности планеты, вызывает диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.

   Одним из важнейших  компонентов атмосферы является озон О . Его образование разложение связанно с поглощением ультрофиолетовой радиацией Солнца, которая губительна для живых организмов.

   В то же время  озон поглощает ультрофиолетовую  радиацию, разлагаясь на атомарный  и молекулярный кислород.

   Гидросфера – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности, воды проникают повсеместно в различные природные образования. Они находятся в виде поров и облаков в земной атмосфере, формируют океаны и моря, существуют в замороженном состоянии в высокогорных районах континентов и в виде мощных ледяных панцирей покрывают полярные участки суши. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды. Вода способна растворять многие вещества, поэтому любые воды гидросферы можно рассматривать в качестве естественных растворов разной степени концентрации.

   Гидросфера находиться  в тесной взаимосвязи с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная  влага) и живым веществом биосферы, в которое она входит в качестве  обязательного компонента.

   Живое вещество биосферы в общем занимает ничтожное пространство в масштабе всего земного шара. Широкое распространение самого термина – «живое вещество» - связанно главным образом с работами  В.И. Вернадского. Он ясно показал, что все количество живых организмов Земли образует единое целое – живое вещество планеты.

 

   Жизнь на Земле  самый выдающийся процесс на  ее поверхности, получающий живительную  энергию Солнца и вводящий  в движение едва ли не все  химические элементы таблицы  Менделеева. Биосфера есть часть земного пространства, охваченного жизнью с ее активным химическим проявлением. В биосфере возможно существование организмов в любых концентрациях- от единичных бактерий и спор в 1см  атмосферного воздуха до мощных тропических лесов экваториальной зоны и следов жизни в пучинах Мирового океана. По своим требованиям к условиям внешней среды организмы расселяются в различных верхних горизонтах Земли: в нижней атмосфере, в гидросфере, в почвах, в глубинах литосферы, пропитанных природными водами и нефтяными месторождениями.

   Почвы: - почвенный покров является сложным компонентом биосферы на поверхности континентов. Почвы как природные системы представляют сложные сочетания состава со сложными взаимодействиями различных форм движения материи. Почвенный покров иногда называют педосферой.

   Почвенный и  растительный покров континентов  представляет собой единство- естественную  систему при совместном функционировании  растений, грибов, микроорганизмов  коллоидно-дисперсного минерального  вещества. Таким образом почва выступает преимущественно как биогенное образование на поверхности суши. Обычно почвой называют рыхлый поверхностный слой континентов, возникший из горных пород под воздействием климатических и биогенных условий.

   Состав почв  выражается сочетанием минеральных веществ, органических и живых почвенных организмов, которые представлены микроорганизмами, корнями высших растений и роющими животными.

   В почвах осуществляется  разложение органических веществ  биологического происхождения. Возникают  относительно устойчивые продукты. Почвенное органическое вещество можно разделить на :

1. неразложившиеся и полуразложившиеся остатки растений, животных и микроорганизмов
2. гумус или перегной почвы.

Первая группа содержит обычные для живых организмов органические соединения: углеводы, жиры, белки. Вторая группа составляет части органического вещества, утратившие признаки первоначального строения и более-менее перемешание с минеральной частью почвы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Химический  элементарный состав живого вещества  нашей планеты характеризуется преобладанием немногих элементов. Н, С, О, N являются главными элементами земного живого вещества, и поэтому они названы биофильными. Атомы их создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями. Химические элементы в организмах обнаруживают некоторые специфические черты распространения.

   Органические соединения  в живом веществе представлены  углеводами, липидами, белками и  нуклеиновыми кислотами.

   Углеводы – органические вещества, состоящие из С, Н, О. Их общий состав может быть С Н  О . Подразделяются углеводы на простые – моносахариды и сложные – полисахариды. Углеводы – основной источник энергии всех форм клеточной деятельности. Они строят прочные ткани растений(целлюлоза) и играют роль запасных питательных веществ в организмах. Углеводы являются первоначальными продуктами фотосинтеза зеленых растений.