Сущность определения В.И. Вернадского биосферы как взаимодействия живых и неживых систем

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение  высшего профессионального образования

«ЧЕЛЯБИНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт  экономики отраслей, бизнеса и  администрирования

 

 

 

 

 

 

Реферат по предмету: Экология.

На  тему: Сущность определения В.И. Вернадского биосферы как взаимодействия живых и неживых систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                          Выполнил: Катаева Д.С.

                                                                               Группа: 28ПЗ-201

                                                                                            Проверил: Гайденко Н.П.

 

 

 

 

 

 

Челябинск

2012

Содержание.

1. Введение…………………………………………………………………………….…3

2. Биосфера - единство живого и неживого…………………………………………....5

3.Структура биосферы…………………………………………………………………..5

4. Литосфера, атмосфера, гидросфера - границы и заселение их живыми организмами………………………………………………………………………..........6

5.Биогеохимическе принципы………………………………………………………….7

6. Круговорот  веществ между живыми организмами  и окружающей средой……...8

7. Эмпирические обобщения В.И. Вернадского о биосфере, основные принципы: целостность, гармония и организованность……………………………………….…10

8. Роль  живого в эволюции Земли, вездесущность  жизни…………………………..11

9.Эволюция  биосферы………………………………………………………………....14

10. Концепция  ноосферы - сферы разума…………………………………………….15

11.Заключение………………………………………………………………………….25

11.Список  литературы…………………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Биосфера  – это среда нашей жизни, это  та природа, которая нас окружает, о

которой мы говорим в разговорном языке. Человек – прежде всего – своим

дыханием, проявлением  своих функций, неразрывно связан с этой «природой»,

хотя бы он жил в городе или в уединенном домике.

                                                               В. И. Вернадский.

  В XX в. в области естественных наук стал Владимир Иванович Вернадский. На его принадлежность к своей сфере могут претендовать и естествоиспытатели самых различных направлений, и приверженцы точного экспериментально проверяемого знания, и историки науки и человеческой мысли, и науковеды, и, конечно, философы-гуманисты, социологи. Он, несомненно, принадлежал к тем немногим в истории не только своего народа, но и человечества, кому было по силам охватить могучим умом целостность всей картины мира и стать провидцем. 
  Труды В.И.Вернадского не только внесли огромный вклад в развитие многих разделов естествознания, но и принципиально изменили научное мировоззрение XX века; определили положение человека и его научной мысли в эволюции биосферы; позволили по-новому взглянуть на окружающую нас природу как среду обитания человека; поставили много актуальных проблем и наметили пути их решения в будущем. 
  Одно из величайших достижений естествознания XX в. – учение Вернадского о биосфере, области жизни, объединяющей в едином взаимодействии живые организмы (живое вещество) и косное вещество. 
  Первым начал разрабатывать эту тему учитель Вернадского В.В.Докучаев. Он же обратил внимание на единство материальной и духовной культуры людей с окружающей природной средой. Но если Докучаева волновали в первую очередь практические аспекты этой проблемы, то Вернадский постарался создать теоретически стройную концепцию перехода биосферы в ноосферу в результате разумных преобразований человеком - на основе науки - среды жизни. 
  Биосфера (греч. bios – жизнь, sphеrе – 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.

  Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э. Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли".

  Земля и окружающая ее среда сформировалась в результате закономерного развития всей Солнечной системы. Около 4,7 млрд лет назад из рассеяного в протосолнечной системе газопылеватого вещества образовалась планета Земля. Как и другие планеты, Земля получает энергию от Солнца, достигающую земной поверхности в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло - одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит 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, мантия, а к внешним - литосфера, гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли - биосфера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биосфера - единство живого и неживого.

  Главным в переосмыслении понятия "биосфера", которое было сделано В.И. Вернадским, - это понимание биосферы как сферы единства живого и неживого. Такое толкование определило взгляд В.И. Вернадского на проблему происхождения жизни на Земле. Им рассматривались три основных варианта:

- жизнь возникла до образования Земли и была занесена на нее;

- жизнь зародилась после образования Земли;

- жизнь возникла вместе с формированием Земли.

  Центральным  пунктом изучения в теории  Вернадского является понятие  о живом веществе, т.е. совокупности  всех живых организмов. Кроме  живого вещества Вернадский выделял  еще косное вещество (воздух, вода, минералы). Между живым веществом  и косным находятся биокосные  вещества (остатки живых организмов, например, навоз).

  Отличия  живого вещества от косного заключаются в следующем:

- изменения и процессы в живом веществе происходят быстрее, чем в косных телах, поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического времени, а в неживых телах геологического времени (1 секунда геологического времени = 100 тысяч лет исторического);

- в живых организмах существует непрерывный ток атомов: из живых в неживое, и наоборот;

- только в живых организмах происходят качественные изменения в ходе геологического времени, т.е. эволюция;

- живые организмы изменяются в зависимости от окружающей среды.

Структура биосферы.

В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: 

- живое вещество,

- косное (неживое) вещество,

- неживое биогенное вещество,

- биокосное вещество.

  Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы.

  Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.

  Неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки);

  Биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы).

 

 

 

 

Литосфера, атмосфера, гидросфера - границы  и заселение их живыми организмами.

  Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.  
• 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. 
  Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%). 
• Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мг/л растворимых веществ. 
Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана. 
• 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. Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. 
  Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.  
  Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора – это “царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.

 

 

 

 

 

 

 

Биогеохимические  принципы.

  Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере очень важными являются три основных положения, которые В. И. Вернадский назвал биогеохимическими принципами:

1. Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. Анализ геологических данных показывает, что распространение жизни, живых существ (давление жизни) неуклонно нарастает. Живые организмы способны занимать самые различные экологические ниши, сохраняться в самых неблагоприятных условиях (в горячих и серных источниках, на дне океанов, на ледниках). Это дало основание говорить о «всюдности» жизни (термин Вернадского).
2. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. Согласно этому закону, в биосфере право на жизнь получают только виды, необходимые самой биосфере для выполнения определённых функций и усиления тем самым биогенной миграции химических элементов.
3. Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Круговорот веществ между живыми организмами и окружающей средой.

Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения - хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс  восстановления окислов углерода и  азота в реакциях биосинтеза.

В зеленом растении происходит фотосинтез - процесс образования  углеводов из воды и двуокиси кислорода (которая находится в воздухе  или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам - организмам, которые берут все  нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и  не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма.

Гетеротрофы - это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют  органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального - минерального - состояния.