БИОСФЕРНО-НООСФЕРНАЯ КОНЦЕПЦИЯ В.И. ВЕРНАДСКОГО
Цель: Изучить особенности строения биосферы, ее субстанции и дать характеристику ноосфере как новой стадии эволюции биосферы.
План:
1. Понятие о биосфере и ноосфере.
2. Учение В.И. Вернадского о биосфере.
3. Живое вещество биосферы.
1. Понятие о биосфере и ноосфере
Представление о том, что все живые существа нашей планеты взаимодействуют с внешней средой и влияют на изменение этой среды возникло уже в конце XVII в. Начало учения о биосфере обычно связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж. Б. Ламарка (1744-1825). Определение биосферы как особой оболочки Земли и само ее название было предложено видным австрийским геологом Э. Зюссом в 1875г. Выдающийся натуралист и географ А.Гумбольдт (1765-1858) в своем пятитомном сочинении «Космос» синтезировал знания того времени о Земле и космосе и на основании этого развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений.
В 20-х годах прошедшего века в трудах В. И. Вернадского было разработано представление о биосфере как глобальной единой системе Земли. Биосферой В. И. Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.
Всю совокупность организмов на планете В. И. Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию.
Косное вещество, по В. И. Вернадскому, - это совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют.
Биогенное вещество создается и перерабатывается жизнью, совокупностями живых организмов. Это источник чрезвычайно мощной потенциальной энергии (каменный уголь, битумы, известняки, нефть). После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны. Особой категорией является биокосное вещество - оно «создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других». Организмы в биокосном веществе играют ведущую роль. Биокосное вещество планеты - это почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества.
Биосфера — это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества; наиболее крупная экосистема планеты, поддерживающая глобальный круговорот веществ.
Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), в нижних слоях воздушной оболочки Земли (атмосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере).
Атмосфера - наиболее легкая оболочка нашей планеты, граничащая с космическим пространством. Она насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, которое определяет тепловой режим поверхности планеты, вызывает диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.
Гидросфера - водная оболочка Земли. Она находится в виде паров и облаков в земной атмосфере, формирует океаны и моря, существует в замороженном состоянии в высокогорных районах в виде мощных ледяных панцирей, покрывающих полярные участки суши. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды. Подавляющая часть массы природных вод (94%) слагает мировой океан объемом 1,37 млрд. км3. Подземные воды составляют 4% от общего объема воды, ледники - 1,7; речные воды - 10-4, озера - 0,02; пары атмосферы -10-3 %.
Земная кора - наиболее неоднородная твердая оболочка Земли, сложенная различными породами. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича (Мохо). Эта граница находится на разных глубинах и характеризует резкий скачок в увеличении скорости сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Проходя границу Мохоровичича, скорость продольных сейсмических волн увеличивается с глубиной с 6,5 до 8 км/с, поперечных волн — с 3,7 до 4,5 км/с. Под материками граница Мохоровичича достигает глубины 70 км, а под океаном — 10 км. Литосфера - это верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая в нижележащую астеносферу, прочность которой относительно мала. Она включает земную кору и верхнюю мантию до глубин порядка 200 км. Наиболее распространенным элементом земной коры является кислород.
В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере жизнь ограничивает, прежде всего, температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5-15 км уже превышает 100 °С.
Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. На высоте 25-27 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь тонкий слой озона — озоновый экран. Все живое, поднимающееся выше защитного слоя озона, погибает. Атмосфера же над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами, передвигающимися в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20-22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1 -1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни около 6 км над уровнем моря.
Распределение жизни в биосфере
На поверхности Земли в настоящее время полностью лишены живых существ лишь области обширных оледенений и кратеры действующих вулканов.
Живые организмы могут существовать в широком диапазоне химических условий среды. Первые живые существа Земли жили в бескислородной атмосфере. Анаэробный обмен свойствен и многим современным организмам, в том числе многоклеточным.
Жизнь, таким образом, обладает значительным «запасом прочности», устойчивости к воздействию среды и потенциальной способностью к еще большему распространению.
Наряду с этим распределение жизни в биосфере отличается крайней неравномерностью. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».
Суммарный химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы. Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кислорода, но, в отличие от гидросферы, в организмах относительно велика доля углерода, кальция и азота. 99,9% массы живых организмов приходится на те 14 элементов, которые преобладают и в земной коре, составляя в ней 98,9% , хотя и в других соотношениях. Таким образом, жизнь - это химическое производное земной коры. В организмах обнаружены почти все элементы таблицы Менделеева, т. е. они характеризуются той же химией, что и неживая природа.
2. Учение В.И. Вернадского о биосфере
В. И. Вернадский подчеркивал, что живое вещество - самая активная форма материи во Вселенной. Оно производит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав верхние оболочки Земли за время своего существования.
Свойства живого вещества:
1) способность быстро занимать все свободное пространство. В.И.Вернадский назвал это свойство «всюдностью жизни»;
2) движение не только пассивное (под действием силы тяжести и т.п.), но и активное;
3) устойчивость (физическая и химическая) при жизни и быстрое разложение после смерти;
4) адаптация к изменяющимся условиям жизни;
5) феноменально высокая скорость протекания химических реакций — в тысячи раз быстрее, чем в неживом веществе;
6) высокая скорость обновления. В среднем для биосферы — за 8 лет, для суши — 14 лет, для океана — 33 дня.
В 1928 -1930 гг. В. И. Вернадский описал пять основных биохимических функций живого вещества.
Первая функция - газовая. Большинство газов верхних горизонтов литосферы планеты порождено жизнью.
Вторая функция - концентрационная. Организмы накапливают в своих телах многие химические элементы.
Третья функция - окислительно-восстановительная. В процессе жизнедеятельности и после своей гибели организмы (в первую очередь особые бактерии), обитающие в разных водоемах, регулируют кислородный режим и тем самым создают условия, благоприятные для растворения или же осаждения ряда металлов с переменной валентностью (железо, марганец и др.).
Четвертая функция - биохимическая. Она связана с ростом, размножением и перемещением живых организмов в пространстве, с их распространением в разные географические области.
Пятая функция - биогеохимическая деятельность человечества. Она охватывает все возрастающие количества веществ земной коры для нужд промышленности, транспорта, сельского хозяйства.
Биосфера занимает часть земного пространства, охваченного жизнью с ее активным химическим проявлением..
Современная биосфера является итогом длительного исторического развития органического мира в его взаимодействии с неживой природой. За последние 2-3 млн. лет с появлением человека биосфера прошла значительную эволюцию. Если изначально человек рассматривался как один из второстепенных факторов, то по мере развития цивилизации и роста ее технической оснащенности его роль стала сравнимой с действием мощных геологических процессов. Это обстоятельство заставляет серьезно задумываться о проблемах охраны биосферы от антропогенного влияния.
Период эволюции органического мира на нашей планете можно разбить на несколько этапов: 1 - характеризовался возникновением биотического круговорота веществ и биосферы; 2 - формирование многоклеточных организмов и впоследствии - усложнении циклической структуры жизни; эти два этапа часто называют биогенезом, т.к. он развивался под действием только биотических факторов; 3 - появление человеческого общества, под влиянием которого происходит дальнейшая эволюция биосферы и превращение ее в сферу разума - в ноосферу.
3. Живое вещество биосферы
Понятие ноосфера введено французскими учеными Э. Леруа и П. Тейяром де Шарденом. Учение о ноосфере создано академиком Вернадским, который понимал под ноосферой новый этап в развитии биосферы и призывал к разумному регулированию отношений человека и природы. Ноосфера – новое геологическое явление на нашей планете, в ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Ноосфера – мир разумных, научно-обоснованных поступков в глобальном масштабе. Человек должен следовать законам биосферы и учитывать ограничения, налагаемые этими законами на развитие цивилизации. Переход в эпоху ноосферы В.И. Вернадский рассматривал как один из актов «приспособления» человечества. Все живые организмы приспосабливаются, но человек включает в этот процесс разум.
Учение о ноосфере получило развитие в работах русских ученых М.М. Камшилова, В.П. Казначеева, Н.Н. Моисеева и др.
В настоящее время имеются различные толкования понятия «ноосфера». Одни считают, что сущность ноосферы проявляется в современной экологической ситуации, связанной с деятельностью человека. Другие полагают, что под ноосферой Вернадский понимал такой период развития биосферы, когда управление ее процессами берет на себя человек. Другими словами, свойственные биосфере на протяжении нескольких миллиардов лет только естественно-эволюционные тенденции развития должны дополнится разумно-социальными. То есть разум, породивший и продолжающий порождать экологические проблемы, должен быть переориентирован на то, чтобы если не снимать, то резко смягчать их.
Необходимо помнить, что живая природа планеты несравненно совершеннее и умнее человеческой цивилизации, она более гармонична, эффективна и экономична, она гораздо лучше сбалансирована, потоки ее вещества и энергии регулируются с чрезвычайно высокой точностью.
Основные этапы эволюции биосферы как глобальной среды жизни на Земле иногда целесообразно рассматривать с точки зрения закономерности и последовательности формирования основных сред жизни. С этой позиции четко выделяются пять исторических этапов эволюции биосферы:
I - возникновение и развитие жизни в воде;
II - появление у гидробионтов симбионтов (паразиты, мутуалисты и др.), т. е. формирование новой среды жизни — организмов-хозяев;
III - заселение организмами суши со сформировавшимися новыми средами жизни: наземно-воздушной и почвенной;
IV - появление человека и превращение его из обычного биологического вида в биосоциальное существо;
V - переход биосферы под влиянием разумной деятельности человека в новое качественное состояние - в ноосферу.
В. И. Вернадский мен А. Л. Чижевскийдің еңбектері туралы ақпарат
В.И.Вернадскийдің ноосфера жайлы ілімі және оның бүгінгі таңдағы рөлі
Қазіргі заманауи жағдайдағы жастардың экологиялық мәдениет деңгейін зерттеу
Ауыз қуысының шырышты қабығына пластмассалы протездің әсері
Адам барлық қоғамдық өндіріс түрлерінің шешуші факторы
Скандий элементі
Халыққа амбулаториялық көмек көрсету
Махаббат концептіге қазіргі заманауи лингвистикалық экскурс
Биогеохимияның негізгі концепциялары т уралы
Мұнай