Учение В. И. Вернадского о биосфере. Распределение жизни в биосфере

ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева»

 

 

Контрольная работа

 предмет «Прикладная экология»         

«Учение В. И. Вернадского о биосфере. Распределение жизни в биосфере.

Функции живого вещества в биосфере.

Механизмы устойчивости биосферы».

Выполнила

студент заочного отделения

ФЕ и ДС специальность «Профессиональное   обучение»

О. А. Андреева

                                                                      Проверила

                                                                      В. И. Кириллова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  Чебоксары, 2010 год.

Содержание.

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

О Вернадском В.И. ……………………………………………………………………….…4     

Учение В. И. Вернадского о биосфере. ……………………………….………….6

Распределение жизни в биосфере. ………………………………………………11

Функции живого вещества в биосфере. …………………..……………………16

Механизмы устойчивости биосферы. ……………………………………………18

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

Список использованной литературы….………………………….……………….26

 

Введение.

С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно изменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества – как органического, живого, так и минерального, косного. Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли».

Наша задача понять основы зарождения и функционирования современной сферы обитания, осознать великую силу природы и недопустить ее разрушения.

 

 

О Вернадском В. И.

В.И. Вернадский (1863—1945) в студенческие годы в Петербурге был учеником В. В. Докучаева, которого справедливо называют основоположником современной физической географии. Он первым отметил присущую географии потребность синтезировать знания частных наук для комплексного изучения природы земной поверхности. «Не подлежит сомнению, что познание природы – ее сил, стихий, явлений и тел – сделало в течение 19 столетия такие гигантские шаги, что само столетие нередко называют веком естествознания, веком натуралистов. Но всматриваясь внимательнее в эти величайшие приобретения человеческого знания…, нельзя не заметить одного весьма существенного и важного недочета… Изучались, главным образом, отдельные тела – минералы, горные породы, растения и животные – и явления, отдельные стихии – огонь (вулканизм), вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука достигла удивительных результатов, но не их соотношение, не та генетическая, вековечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительными, животными и минеральными царствами, с одной стороны, и человеком, его бытом, и даже духовным миром – с другой. А между тем именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, ядро истинной натурфилософии – лучшую и высшую прелесть естествознания» - так говорил Докучаев об итогах достижений и о новых задачах географии. И вот в 1926 году вышла в свет  небольшая книга Вернадского. Написанная в возрасте шестидесяти  трех лет она раскрывает перед пытливыми умами ведущую роль живых организмов в трансформации  солнечной энергии и преобразовании веществ, слагающих наружные оболочки Земли: «По существу, биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию, - пишет Вернадский, - лучи Солнца обуславливают главные черты механизма биосферы… Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера». Следует отметить необычную терминологию используемую автором, как в самой книге, так и в его рукописях (редакторы не исправляли заметки и текст). Причем, следует отметить, что мы имеем дело с размышлениями ученого, направленными на постановку вопросов, а не их решений. Автор не навязывает свое мнение. Порою, приводятся предположения, требующие дальнейших изучений - гипотезы. Учение было изложено почти век назад, поэтому не стоит принимать некоторые высказывания как ошибочное мнение ученого. Просто в двадцатых года прошлого столетия не было таких знаний как сейчас. Но, следует отметить, что изложенная Вернадским теория, во многом подтвердилась научными открытиями и стала крупнейшим обобщением в области естествознания. Исключительная значимость учения во весь рост проявилась лишь во второй половине прошлого века. Этому способствовало развитие экологии, прежде всего глобальной, где биосфера является основополагающим понятием.

 

 

Учение В. И. Вернадского о биосфере.

Учение В. И. Вернадского о биосфере органично связанно с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле. 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. Вернадский, определяя биосферу, ввел понятие «живое вещество». Оно является по существу тонкой пленкой на поверхности Земли, развитие которой происходит под преимущественным воздействием космической энергии – прежде всего Солнца. Вещество биосферы состоит из семи глубоко разнородных частей, геологически не случайных. В подробном описании Вернадским состава вещества, действительно, отражена вся суть современных представлений о крупицах природы, из которых состоит наш земной мир. Хочется заострить на этом внимание, поскольку  представление об основе вещества помогает понять сущность всего учения. Чрезвычайно интересно мне как человеку мало знакомому с экологией (лишь на уровне потребителя ресурсов) и как студенту, осваивающему столь интересный предмет.

Во-первых, из совокупности организмов, живого вещества, рассеянного в мириадах1 особей, непрерывно умирающих и рождающихся, обладающих колоссальной действенной энергией (биогеохимической энергией) и являющихся могучей силой, нигде на планете больше не существующей, связанной с другим веществом биосферы только биогенной миграцией атомов. Концентрация живым веществом определенных химических элементов в биосфере есть, по-видимому,  ее господствующий – биогенный2 – геологический процесс.

Во-вторых,  мы имеем дело с веществом, создаваемым и перерабатываемым жизнью,  живыми организмами, с биогенным веществом, источником  чрезвычайно мощной потенциальной энергии (каменный уголь, битумы, известняки, нефть). Живые организмы в нем после его образования геологически малодеятельны.

В-третьих, мы имеем вещество, образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует - косное вещество. Твердое, дисперсное твердое3 (например, грунты и почвы), жидкое и газообразное, из которых все, кроме твердого являются на поверхности биосферы носителем свободной энергии.

Четвертая часть вещества – это биокосное вещество, которое  создается одновременно живыми организмами и косными процессами. Организмы в них играют ведущую роль. Океаническая вода, нефть, почва. Эти биокосные организованные массы являются сложными динамически равновесными, в которых резко проявляется геохимическая энергия живого вещества – биогеохимическая энергия.

Мы видим, что различие между живым и косным веществом планеты лежит очень глубоко, что никогда живое вещество в миллиарды лет не образуется из косного, что нигде мы не видим следа абиогенеза - образования живого вещества непосредственно из косного. Оно обладает способностью, чрезвычайно сильно выраженной, размножаться, связано с косным только дыханием и питанием – биогенной миграцией атомов, выявляется поколениями. Владимир Иванович считает, можно принять за научную гипотезу: различие между ними лежит глубже геометрического отличия, в особом состоянии пространства – времени, нигде на нашей планете, кроме биосферы, не встречаемого.

В-пятых, вещество, находящееся в радиоактивном распаде в форме немногих относительно прочных радиоактивных элементов, причина распада которых нам не известна и, может быть, есть общее свойство всех химических  элементов в меньшей степени. Это химические элементы сложного изотопного состава, проникающие во все вещество биосферы и идущие вглубь. Это вещество, в такой форме дисперсно-рассеянное, является одной из самой мощных сил, меняющих всю энергетику биосферы (как и более глубоких оболочек). С другой стороны, все вещество биосферы, проникнуто шестой формой вещества – рассеянными атомами, которые непрерывно создаются из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений, непрерывно охватывающих планету, как предполагает автор, из просторов Млечного Пути. Характер этих рассеянных элементов неизвестен, по-видимому, это отдельные изотопы. Точное определение атомного веса их изотопов есть ближайшая научная задача дня (пишет Вернадский).

Наконец, седьмым типом земного вещества является вещество космического происхождения, которое ученый разложил на два типа. Первый тип: это с одной стороны отдельные атомы и, может быть, даже молекулы, входящие в ионосферу из электромагнитного поля Солнца, а с другой стороны, проникновение потока отдельных атомов и молекул, приходящих к нам из космических пространств, может быть, того облака космической пыли, которое охватывает всю нашу Солнечную систему. Вторым типом космического вещества, непрерывно проникающим в поле тяготения и магнитное поле нашей планеты, являются космическая пыль, падающие звезды, болиды, метеориты, непрерывно попадающие в биосферу.

Причем при попадании пыли  в поле нашей планеты ее масса не меняется, поскольку сама Земля теряет непрерывно атомы и молекулы – мелкую пыль. То есть, сколько теряет, столько же и принимает. Это является устоявшимся динамическим равновесием – материально - энергетическим обменом между Землей и Космосом, причем сумма энергии и масса вещества не изменяется.

Ученый был сторонником гипотезы пансермии4. По его мнению, биосфера это планетарное явление космического характера. Причем, эта мысль посещала великие умы человечества уже давно. В семнадцатом веке голландский ученый Х. Гюйгенс сделал научное обобщение: «жизнь есть космическое явление, в чем-то резко отличное от косной материи». Вернадский назвал это обобщение «принципом Гюйгенса».

Хочется отметить, что для биосферы характерно не только присутствие живого вещества. Она обладает также следующими тремя особенностями: во-первых,  в ней в значительном количестве содержится вода; во-вторых, на нее падает мощный поток солнечной энергии; в-третьих, в биосфере проходят поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах – твердой, жидкой и газообразной. Все это служит предпосылкой для активного обмена веществом и энергией, в котором большую роль играют  организмы, ведь от их жизнедеятельности зависит оболочка, строение и структура земной поверхности.

Сущность учения В. И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. По его словам «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют лучистую энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Следующим аспектом учения выдающегося русского и советского ученого является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, — писал мыслитель, — имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена и к нему» (высказывание 1934 года).

Владимир Иванович обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов: миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы.

Важнейшей частью учения о биосфере являются представления о ее возникновении, развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции: в процессе постоянного взаимодействия биотических5 и абиотических6 факторов. Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными7 бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов8 — цианобактерий и сине-зеленых водорослей (прокариотов), а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции.

Параллельно развивались и гетеротрофы9, и прежде всего — животные. Главными датами их развития являются: выход на сушу, заселение материков и появление человека.

Идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

Вначале сформировалась литосфера — предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше — биосфера. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

Живые организмы — главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (вывод Вернадского в 1934 году).