Человек, биосфера и космические циклы

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Актуальность. Особенностью современного естествознания является осознанное изучение и анализ ранее выдвинутых и основополагающих учений, которые реализуется в рамках, как концепции современного естествознания, так и исследований в основе других наук. Учение о биосфере и ноосфере было сформулировано и в трудах одного из его основателей В.И. Вернадского. В его работах можно встретить разные определения и представления о биосфере и ноосфере, которые к тому же менялись на протяжении жизни ученого. Вернадский начал развивать данную концепцию с начала 30-х гг. после детальной разработки учения о биосфере. Осознавая огромную роль и значение человека в жизни и преобразовании планеты, В.И. Вернадский употребляет понятие «ноосфера» в разных смыслах:  как состояние планеты, когда человек становится крупнейшей преобразующей геологической силой;  как область активного проявления научной мысли; как главный фактор перестройки и изменения биосферы.

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).  Все системы, изучаемые экологией, включают в себя биотические компоненты, в сумме образующие живое вещество.

Целью контрольной работы является раскрыть полную характеристику и «картину» данного учения в масштабе концепции современного естествознания.

Для достижения поставленной цели решить следующие задачи:

1. Раскрыть составляющие биосферы и их характеристика.
2. Проанализировать свойства и функции живого вещества.
3. Обосновать свойства биосферы, как глобальной экосистемы.

1. Составляющие биосферы и их  характеристика

 

Биосфера – это  оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Биосфера – это область распространения жизни на космическом теле. При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах.

Ее формирование началось не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы.

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ  В. И. Вернадский. Он впервые отвёл  живым организмам роль главнейшей преобразующей  силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Верхний слой биосферы простирается от поверхности Земли до озонового  экрана, а ранее данной границы  организмы жить не могут - там на них станут пагубно действовать  ультрафиолетовые лучи Солнца, а как  и низкая температура. Нижняя же граница проходит по дну гидросферы, на глубине 4-5 км в земной коре материков, что зависит от того, на какой глубине температура горных пород достигает +100°С. Наиболее насыщена жизнью область биосферы у земной поверхности и до глубины 200 м в гидросфере.

 

Биосфера включает биогеосферу, фитогеосферу, геомериду, витасферу, а  в свою очередь новые структуры  Земли, генетически связанные с  живым веществом. По Вернадскому, вещество Биосфера состоит из семи всевозможных, хотя геологически взаимосвязанных  частей: живое вещество; биогенное вещество; косное вещество; биокосное вещество; радиоактивное вещество; рассеянные атомы; вещество космического происхождения. В пределах Биосфера везде встречается или живое вещество, или следы его биогеохимической деятельности.

Биосфера играет важную роль в распределении энергетических потоков на Земле. В организмах содержатся все популярные сейчас химические элементы. В случае если определенные из них (водород, кислород, углерод, азот, фосфор и свежие) являются основой жизни, то свежие (рубидий, платина, уран) имеются в организмах в излишне малых количествах. Организмы участвуют в миграции химических элементов как прямо, к примеру и косвенно.

Биогеохимический круговорот - слишком важный процесс, проходящий в биосфере. По причине ему происходит взаимосвязь всех оболочек Земли, населенных живыми существами. Выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в границах современной биосферы. В связи с этим, жизнь обладает немалым «запасом прочности», устойчивости к влиянию среды и возможной способностью к все еще большему распространению.

В 1940 г. В.И. Вернадский открыл фундаментальные законы (принципы) геохимической деятельности живых  организмов в биосфере (биогеохимические принципы). Биосфера - самая крупная экосистема земного шара, которая делится на экосистемы более низкого иерархического степени. Биосфера характеризуется огромным кругом биотического обмена веществ¹.

2. Живое вещество, его свойства  и функции

 

Термин "живое вещество" введён в литературу В. И. Вернадским, под которым он понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию и химический состав. Жизнь на Земле – самый выдающийся процесс на её поверхности, получающий живительную энергию Солнца и вводящий в движение едва ли не все химические элементы таблицы Менделеева².

К основным уникальным особенностям живого вещества, обусловливающим его  высокую преобразующую деятельность, можно отнести³:

1. Способность быстро занимать  свободное пространство, что связано как с интенсивным размножением, так и со способностью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела или образуемых ими сообществ (всюдность жизни).

2. Движение не только пассивное  (под действием силы тяжести), но и активное. Например, против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков.

3. Устойчивость при жизни и  быстрое разложение после смерти(включение  в круговороты), сохраняя при этом  высокую физико-химическую активность.

4. Высокая приспособительность(адаптация)  к различным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной), но и крайне трудных по физико-химическим параметрам.

5. Феноменально высокая скорость  протекания химических реакций.  Она на несколько порядков  значительнее, чем в неживой природе. Об этом свойстве можно судить по скорости переработки вещества организмами в процессе жизнедеятельности. Например, гусеницы некоторых насекомых перерабатывают за день количество вещества, которое в 100 – 200 раз превышает вес их тела.

6. Высокая скорость обновления  живого вещества. Подсчитано, что  в среднем для биосферы она  составляет около 8 лет (для  суши 14 лет, а для океана, где  преобладают организмы с коротким  периодом жизни – 33 дня).

7. Разнообразие форм, размеров и  химических вариантов, значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе.

8. Индивидуальность (в мире нет  одинаковых видов и даже особей).

Все перечисленные и другие свойства живого вещества обусловливаются концентрацией  в нём больших запасов энергии. В.И. Вернадский отмечал, что по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов

Всю деятельность живого вещества в  биосфере можно, с определённой долей  условности, свести к нескольким основополагающим функциям, которые позволяют значительно дополнить представление о его преобразующей биосферно-геологической деятельности⁴.

1. Энергетическая. Эта одна из  важнейших функций связана с  запасанием энергии в процессе  фотосинтеза, передачей её по цепям питания и рассеиванием в окружающем пространстве.

2. Газовая – связана со способностью  изменять и поддерживать определённый  газовый состав среды обитания  и атмосферы в целом.

3. Окислительно-восстановительная  – связана с ростом под влиянием  живого вещества интенсивности процессов как окисления и восстановления.

4. Концентрационная – способность  организмов концентрировать в  своём теле рассеянные химические  элементы, повышая их содержание  на несколько порядков, по сравнению  с окружающей средой, а в теле отдельных организмов – в миллионы раз. Результат концентрационной деятельности – залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения и т.п.

5. Деструктивная – разрушение  организмами и продуктами их  жизнедеятельности, в том числе  и после их смерти, как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни – грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осуществляется на колоссальные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных.

7. Средообразующая. Эта  функция в значительной мере  представляет результат совместного  действия других функций. С  ней, в конечном счете, связано  преобразование физико-химических  параметров среды. Эту функцию  можно, рассматривать в широком  и более узком планах. В широком понимании результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и поддерживают в относительно стабильном состоянии её параметры практически во всех геосферах. В более узком плане средообразующая функция живого вещества проявляется, например, в образовании и сохранение почв от разрушения (эрозии), в очистке воздуха и вод от загрязнений, в усилении питания источников грунтовых вод и т. п.

8. Рассеивающая функция,  противоположная концентрационной. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов.

9. Информационная функция живого вещества выражается в том, что живые организмы и их сообщества накапливают информацию, закрепляют её в наследственных структурах и передают последующим поколениям. Это одно из проявлений адаптационных механизмов.

Несмотря на огромное разнообразие форм, всё живое вещество физико-химически едино. И в этом состоит один из основных законов всего органического мира – закон физико-химического единства живого вещества. Из него следует, что нет такого физического или химического агента, который был бы гибелен для одних организмов и абсолютно безвреден для других. Разница лишь количественная – одни организмы более чувствительны, другие менее, одни приспосабливаются быстрее, другие медленнее. При этом приспособление идёт в ходе естественного отбора, т.е. за счёт гибели тех индивидов, которые не смогли адаптироваться к новым условиям⁵.

3. Свойства биосферы как глобальной  экосистемы

 

Экосистема представляет собой  совокупность организмов и среды  их обитания, объединенных круговоротом веществ и потоками энергии. Целостность экосистем поддерживается благодаря существованию различных трофических уровней организмов: продуцентов, консументов, редуцентов. Экосистема в отличие от биогеоценоза, который представляет собой совокупность совместно существующих на однородной территории популяций растений, животных, грибов, микроорганизмов и среды их обитания -  не имеет четко определенных границ.

Окружающая среда для человека представляет глобальную  (и не только в рамках нашей одной планеты) метамегасистему, состоящую из двух, тесно взаимодействующих и взаимосвязанных мегасистем природной и техногенной сред.

Природная среда включает четыре основные макросистемы (геосферы)⁶:

1. Атмосфера наиболее легкая оболочка Земли, граничащая с космическим пространством, через нее осуществляется обмен веществ нашей планеты с Космосом. Большая часть массы атмосферы состоит из азота, кислорода и инертного газа аргона. И все же одним из важнейших компонентов атмосферы является озон, его образование связано с поглощением радиации Солнца, которая губительна для живых организмов;
2. Гидросфера – это водная оболочка Земли, которая включает Мировой океан, воды суши, подземные воды. Все они играют главную роль в жизнедеятельности человека и живых организмов. Как писал, В.И. Вернадский - «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Все земное вещество…..ею проникнуто и охвачено. Она чиста и бесцветна и так нужна человечеству;
3. Биосфера – «область жизни», пространство на земном шаре, в котором распространены живые существа. Человечество как живое вещество непрерывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки Земли – с ее биосферой. Оно не может физически быть от нее независимым ни на одну минуту. Всю совокупность организмов (растений, животных, микробов) называют биотой.