В.И. Вернадский – создатель учения о биосфере

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина»

 

 

Автомобильный институт

 

кафедра «______________________________»

по дисциплине «Экология»

 

Контрольная работа по теме

«В.И. Вернадский – создатель учения о биосфере.»

 

 

 

Выполнил: студент

 группы АСЗ-10-1

Кривоногов С.Д.

 

Проверила:

Доц. Макшеева А.И.

 

 

Н.Новгород

2012 г.

 

 

Миллиарды лет Солнце дарит Земле свою энергию. Долгие годы эффект от этого был сравнительно небольшим – энергия бесследно исчезала в бескрайнем космосе. И только с появлением жизни на Земле часть солнечной энергии стала использоваться живыми организмами на строительство своего тела  и на преобразование окружающей среды. Те живые организмы, которые около 3 млрд. лет назад начали использовать для жизни энергию химических реакций и Солнца, настолько преобразовали нашу планету, что трудно найти место, где бы не ощущалось влияние живых существ. Оно распространяется и на атмосферу – ее газовый состав, концентрация кислорода и углекислого газа, наличие аэропланктона (бактерий,  спор растений и грибов, мелких беспозвоночных)определяется всеми растениями и животными планеты (биотой). Отложения известняков и гранитов, сланцев и каменного угля – это следы деятельности живых организмов за многие миллионы лет. Около 10 километров вверх и примерно столько же вниз – вот вам и вертикальные пределы деятельности животных и растений на Земле. А вместе все это дает представление о биосфере. Наряду с гидросферой, атмосферой и литосферой она образует оболочку нашей планеты, определяемую как сферу обитания и жизнедеятельности живых организмов.

Впервые о биосфере как  «области жизни» писал Ж.-Б. Ламарк. Собственно термин «биосфера» в 1875 г. Предложил австрийский ученый Э. Зюсс.

Биосфера – это  особая наружная оболочка Земли, чей  состав, структура и энергетический потенциал определяются совместной деятельностью живых организмов, т.е. это область распространения  жизни.

Биосфера включает:

• живое вещество – совокупность всех живых организмов (микроорганизмов, грибов, растений, животных);
• биогенное вещество – минеральные или органические вещества, созданные в результате жизнедеятельности живых организмов (газ, нефть, каменный уголь, известняки и т.д.);
• косное вещество – формируется без участия живых организмов (вулканизм, геотектонические процессы, метеориты ит.д.);
• биокосное вещество – создается живыми организмами вместе с неживой природой (почвы).

В.И.Вернадский – создатель учения о биосфере

 

Российский естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель  Вернадский Владимир Иванович (1863-1945) создал учение о биосфере. Вернадский –  основоположник комплекса современных  наук о Земле — геохимии, биогеохимии, радиогеологии, гидрогеологии и др., создатель многих научных школ, Академик АН СССР, первый президент АН Украины, в 1898-1911 профессор Московского университета. Из Университета Вернадский ушел в отставку в знак протеста против притеснений студенчества. Вернадский — один из лидеров земского либерального движения и партии кадетов (конституционалистов-демократов), организатор и директор Радиевого института, биогеохимической лаборатории.

Идеи Вернадского сыграли  выдающуюся роль в становлении современной  научной картины мира. В центре его естественнонаучных и философских интересов — разработка целостного учения о биосфере (1926), живом веществе (организующем земную оболочку), учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения. Вернадский развивал традиции русского космизма, опирающегося на идею внутреннего единства человечества и космоса.

В 1923 году Вернадский в  своих лекциях по геохимии, прочитанных в Париже, впервые указал на явление дисимметрии нашей планеты на примере "подвижной части земной коры" - астеносферы   в районе   Тихого океана:   "Существование дисимметрии (не сплошных оболочек) указывает, что их происхождение тесно связано с геологическими явлениями в истории нашей планеты, имеющих планетарный характер. Оно отражается коренным образом на всех явлениях, имеющих место на Земле, и на всех исканиях, с Землей связанных" (В.И. Вернадский). Вернадский впервые получил количественный показатель, подтверждающий дисимметрию планеты и указал на возможность нахождения "дисимметричных явлений" даже в Космосе.

Биосфера - это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера – продукт взаимодействия живой и неживой природы Земли. С момента своего возникновения живые организмы представляют собой важную биогеохимическую силу, преобразующую земную кору. В.И. Вернадский определял биосферу как область активной жизни, которая включает в себя организмы и среду их обитания.

В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют  друг с другом, образуя целостную  динамическую систему. Миграция химических элементов на поверхности Земли так или иначе осуществляется при участии живого вещества. Атомы биогенных элементов многократно проходят через тела живых организмов. Биогенная миграция атомов осуществляется за счет энергии солнечного излучения. Живое вещество биосферы определяет состав атмосферы, биогенных осадочных пород, почвы, гидросферы.

Продукты жизнедеятельности  живых существ относятся к  весьма подвижным веществам, которые  перемещаются в пространстве далеко за пределы обитания организмов. Поэтому естественно, что распределение живых организмов более ограничено в пространстве, чем вся биосфера в целом.

Между органическим и  неорганическим веществом на Земле  существует неразрывная геохимическая  связь, совершаются постоянный круговорот веществ и превращение энергии. Круговорот веществ и энергии через экосистемы поддерживает жизнь, в то время как земные запасы необходимых биогенных элементов были бы очень быстро исчерпаны. Круговорот в виде биогеохимических циклов – необходимое условие существования биосферы. Термин «биогеохимические циклы» был введен в начале 20 века В.И. Вернадским.

Вернадский так же отмечал, что особую роль в биосфере играют биологические круговороты, где важнейшим процессом является фотосинтез, осуществляемый растительностью планеты, которая оказывает влияние на все компоненты природного комплекса биосферы - атмосферу, гидросферу, почву, животный мир. Велика роль растений в жизни человеческого общества. Они создают необходимую среду существования и снабжают ее различными веществами. Перенос вещества и энергии осуществляется затем посредством пищевых цепей.

К своеобразной разновидности круговоротов в биосфере относятся ее ритмические  изменения. Ритмикой называется повторяемость  во времени комплекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном направлении. При этом различают две ее формы: периодическую - это ритмы одинаковой длительности (время оборота Земли вокруг оси) и циклическую - ритмы переменной длительности. Периодичность в биосфере проявляется во многих процессах: тектонических, осадконакоплении, климатических, биологических и многих других. Ритмы бывают разной продолжительности: геологические, вековые, внутривековые, годовые, суточные и т.д.

Ритмичность - это форма  своеобразной пульсации биосферы как  целостной системы, причем ритмы как и круговороты веществ, замкнуты в себе. Знание и учет ритмических явлений необходимы при рациональном природопользовании и охране естественных ресурсов нашей планеты.

Развивая учение о  биосфере, Вернадский пришел к следующим  выводам: "Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению". Вовлекая неорганическое вещество в "вихрь жизни", в биологический круговорот, жизнь способна со временем проникать в ранее недоступные ей области планеты и увеличивать свою геологическую активность.

Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, основа которой - взаимодействие живого и костного вещества. Он писал: "Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей".

Взаимодействие живого и костного вещества характеризуется  прежде всего тем, что часть энергии костного вещества усваивается, ассимилируется живым веществом. Эта новая геологическая сила изменяет организацию поверхности Земли. Количество накопленной потенциальной энергии увеличивается. Живое вещество становится, таким образом, регулятором действительной энергии биосферы.

В биосфере виды и роды растительных и животных организмов взаимосвязаны, продолжительность  средней жизни есть производное  отбора, которое оптимально гарантирует  выживание и компенсирует потомство. Величина необходимой поглощаемой энергии у автотрофных и гетеротрофных организмов лимитируется этой основной закономерностью эволюционного процесса. "...В земной коре в результате жизни и всех ее проявлений происходит увеличение действительной энергии" (В.И.Вернадский).

"...Это увеличение активной энергии сказывается хотя бы в увеличении сознательности и в росте влияния в биосфере в геохимических процессах единого комплекса жизни. Оно создание, медленно шедшее в геологическом времени, такой геологической силы, какой является характерное для нашей психозойской эры цивилизованное человечество, ясно это показывает" (В.И.Вернадский).

"...Организмы представляют  живое вещество, т.е. совокупность  всех живых организмов, в данный  момент существующих, численно выраженное  в элементарном химическом составе, в весе, в энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием, питанием и размножением" (В.И.Вернадский). Самая существенная особенность биосферы - это биогенная миграция атомов химических элементов вызываемых лучистой энергией Солнца и проявляющихся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов. Эта биогенная миграция атомов подчиняется двум биогеохимическим процессам:

1. Стремится к максимальному явлению: возникает "всюдность" жизни.
2. Приводит к выживанию организмов, увеличивающих биогенную миграцию атомов.

"Эволюция видов,  приводящая к созданию форм, устойчивых  в биосфере, должна идти в направлении,  увеличивающем проявление биогенной  миграции атомов в биосфере" (В.И.Вернадский). Это биохимический  принцип Вернадского утверждает высокую приспосабливаемость живого вещества, пластичность, изменчивость во времени.

В своих работах Вернадский не ограничился общим описанием  биосферы и выяснением ее общих закономерностей. Проведя детальные исследования и выразив в формулах и цифрах активность живого существа, а так же проследив судьбу некоторых химических элементов в биосфере, например, общая масса живого вещества на Земле была подсчитана им в 1927 году, он представил приближенную величину порядка 10г., или же 10т. Вернадский писал: "Живое вещество по весу составляет ничтожную часть планеты. По-видимому, это наблюдается в течение всего геологического времени, т. е. Геологически вечно. Оно сосредоточено в тонкой, более или менее сплошной пленке на поверхности суши в тропосфере - в полях и лесах - и проникает весь океан. Количество его исчисляется долями, не превышающими десятых долей процента биосферы по весу, порядка близкого к 0,25%. На суше оно идет в больших скоплениях на глубину в среднем, вероятно, меньше 3 км. Вне биосферы ее нет". Однако эта величина оказалась завышенной. С тех пор разные исследователи производили свои оценки биомассы на Земле, которые приводили к разным величинам.

 

Веpнадский писал, что  человечество в XX веке стало геологической  силой. Однако он нигде не yказывал, что эта сила сопоставима с силами абиотическими.

Центpальная мысль yчёного: биосфеpа  пpедельно yстойчива, её стpyктypа и pазмеpы  не могyт быть изменены пpактически  никакими воздействиями. Впоследствии, зацепившись за высказывание Веpнадского о человечестве как геологической силе, емy пытались пpиписать автоpство абсypдной гипотезы 70-х годов о глобальном экологическом кpизисе.

Свои сообpажения о законах pазвития  биосфеpы Веpнадский изложил в  книге, вышедшей в Паpиже на фpанцyзском языке. Книга эта пpактически не повлияла на pазвитие западной мысли, игноpиpовалась, а поpой пpосто yничтожалась. Hыне это - библиогpафическая pедкость.

Пpавительство молодой советской pеспyблики пpедложило Веpнадскомy веpнyться на pодинy для создания военно-пpомышленного комплекса. И 5 февpаля 1928 года yже немолодой, но ещё полный сил Веpнадский выстyпил с докладом о своей pаботе на заседании Ленингpадского общества естествоиспытателей.

Вот основные тезисы этого доклада, котоpый смело можно назвать истоpическим.

Пеpвое: биологический вид должен иметь не только биологическое, но и  геохимическое опpеделение. Биогеохимия  в основном опиpается на чисто  количественные показатели - сpедний  вес отдельных оpганизмов и их совокyпностей, сpедний элементаpный  химический состав и отвечающая емy сpедняя геохимическая энеpгия, то есть способность жизни к пеpемещению, иначе - мигpация химических элементов в сpеде обитания. Количество атомов и объём оpганизма - видовой пpизнак. Такое опpеделение вида не отpицает, а дополняет тpадиционное биологическое. Понятие геохимика "живое одноpодное вещество" и биолога "вид" - тождественны, но выpажены по-pазномy.

Втоpое: биосфеpа в основных чеpтах  неизменна в течение всего  геологического вpемени, по кpайней  меpе полтоpа миллиаpда лет. Такое её состояние выpажается во множестве отвечающих ей явлений, в том числе и биогеохимических. Это не отpицает эволюции и замены одних видов дpyгими. Hо биогеохимические пpоявления жизни остаются неизменными. Стабильны количество видов, pаспpеделения их по pазмеpам, по экологическим нишам, по глобальным биогеохимическим фyнкциям.

Отсюда следyет тpетье: геохимическая  неизменность биосфеpы сочетается с  непpеpывным эволюционным изменением фоpм жизни. Изменяемость и пpедельная yстойчивость - две стоpоны сyществования биосфеpы.

Четвёpтое: эффект жизни имеет интегpальнyю  хаpактеpистикy - биогеннyю мигpацию химических элементов биосфеpы. Законы фоpмyлиpyются так: