Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Учение В.И.Вернадского о биосфере

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 книги 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 обнаружить 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 места обитания 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.

Учение В.И.Вернадского о биосфере

Одним из выдающихся естествоиспытателей, который посвятил себя изучению протекающих в биосфере процессов, был академик В.И.Вернадский. Он стал основоположником научного направления, названного имбиогеохимией, 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 можетбыть 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 отрезкавремени выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни нашей планеты. Геологическая деятельность живых организмовпроявляется как следствие следующих их особенностей:они теснейшим образом связаны с окружающей средой и взаимодействуют с ней в процессе обменавеществом и энергией; обмен веществ организмов со средой осуществляется в процессе биологического круговорота; суммарный эффект результатовдеятельности организмов проявляется на протяжении очень длительных (в сотни миллионов лет) отрезков времени. Таким образом, приоритет в разработкетеоретических основ учения о биосфере принадлежит отечественным 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. Этиорганизмы напоминали современных нитчатых бактерий. Ученые даже дали им название – эобактериум изолятум. Таким образом, можно считать, что биосфераЗемли возникла около трех миллиардов лет назад.Наземные организмы появились около 400 млн. лет назад. Это были первыепримитивные 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 животныхорганизмов.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 русскойфилософии. Она легла в основу направления общественной жизни, получившего название «русский космизм». Именно тогда в научной среде засверкали именапсихолога и физиолога И. М. Сеченова, химика Д. И. Менделеева, почвоведа В.В. Докучаева, основоположника космонавтики К. Э. Циолковского. К плеяде этихвыдающихся ученых принадлежит и В. И. Вернадский.В 1926 году Вернадский опубликовал в Ленинграде книгу под названием«Биосфера», которая ознаменовала рождение новой науки о природе, о взаимосвязи с ней человека. В этой работе биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. «Биосфера – организованная, определенная оболочка земной коры,сопряженная с жизнью». В работах по биосфере ученый показал, что взаимодействие живого вещества с веществом косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах. 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, населеннуюорганизмами, 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 сушеграница между ними проходит по поверхности Земли.Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферыобусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На развитие жизни, а,следовательно, и границы биосферы оказывают влияние многие факторы и преждевсего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни и слишком высокие или низкиетемпературы. Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. К ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышениеконцентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л. В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которыеотличаются геологическими, географическими, биологическими, физическими идругими условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100C⁰ в литосфере (поданным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове эта цифра составляет около 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км.Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км,сухопутной до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не вышенаибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно,предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км, хотятеоретически он может быть более широким.На основе работ В. И. Вернадского и других исследователей, внесших большой вкладв изучение биосферы планеты, предлагается различать три основные ее формы:· формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды,семейства и др., принятые в ботанике и зоологии;· биогеографические формы – территории, характеризующиегеографическое распространение и распределение растений и животных, спецификуфлоры и фауны. Это биогеографические зоны, области и т.д. Отдельно выделяютсяботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представлениео составе и характере флоры и фауны;· 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. Этосовокупность абиотических условий неорганической среды данного участка,представляющего собой местообитание конкретного сообщества. Экологическиеформы определяют специфику изучения биосферы в экологических аспектах.Вещественный состав биосферы также разнообразен. В. И. Вернадскийвключает в него семь глубоко разнородных, но геологически не случайных частей:1.живое вещество;2.биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое живымиорганизмами (горючие ископаемые, известняки и т. д.);3.косное вещество, образуемое без участия живых организмов(твердое, жидкое и газообразное);4.биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);5.вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового,ториевого и актиноуранового ряда);6.рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;7.вещество космического происхождения в форме метеоритов,космической пыли и др. 3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Изучение биосферы становится все более важной и актуальной задачей. Это вызвано непрерывно возрастающим и усложняющимся воздействием человека наокружающую среду. Уже сейчас мы должны уметь ясно предвидеть все возможные последствия нашего влияния на природу. Возможность и правильность такогопрогноза зависят от глубины наших познаний о строении и функционировании биосферы в целом и ее различных участков и компонентов. Особенно важно иметьпредставление о роли живых организмов – основной движущей силы в биосфере.Судьба биосферы – проблема, касающаяся не только всех без исключения ученых,независимо от их специальности, но практически каждого из нас.