История возникновения учения о биосфере; Роль классической экологии

Федеральное агентство по образованию РФ

Томский государственный университет

Геолого-географический факультет

Кафедра краеведение и туризма. 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЭКОЛОГИЯ

(семинарские  занятия) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнила работу

     Студентка 286 группы

Калинкина Е.С.. /________/ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Томск 2011.

Содержание:

1. История возникновения учения о биосфере; Роль классической экологии3
2. Сущность учения Вернадского4
3. Биография Вернадского6
4. Биосфера10
1. Живое вещество планеты11
2. Главный слой жизни12
3. «Всюдность жизни»12
4. Давление жизни13.
5. «Организованность» биосферы14.
6. Пределы жизни
5. Геологическая сила человека16
6. Проблема биосферы, как среды жизни человека.
7. Понятие ноосферы
8. Основные экосистемы мира25

История учения о биосфере.

     В конце 18-19в под давлением огромного  фактического материала назревала острая необходимость в обобщении разнообразных сведений о природе и синтезе новой концепции Земли, как планеты, ее строении, составе. Одним из наиболее ярких достижений конца 19 в. Является формулировка В.В. Докучаевым учения о почве, как о особенном естественно-историческом теле – царстве природы, наряду с минералами, живыми и растениями. Его метод исследования заключался в комплексном охвате разнокачественных природных объектов и явлений и выявлении интегрального объекта и процессов его развития. Этот подход явился ключом к синтетической концепции о биосфере Земли, создать которую было суждено ученику Докучаева – В.И. Вернадскому, поставивший докучаевский метод на строгую основу и сформулировавшему метод эмпирического обобщения.

      Главное открытие В.И. Вернадского состоит в обосновании сил неоднородной структуры мироздания существования во Вселенной 3-х реальностей, функционирующих с высокой степенью автономности, но связанных определенной пространственно-временной общностью. По Вернадскому, в мире существует 3 реальности: реальность космоса, реальность микромира, биосферная реальность Земли, включая человечество, как составную часть. Соответственно у науки 4 задачи: познать космос, познать микромир, познать биосферу и человечество.

      В наши дни, когда, по выражению Вернадского, человечество стало мощным геологическим фактором в изменении лика Земли, его структуры, геохимии, энергетики, а также сложившейся ритмичности, в эволюции природных систем составление прогноза – трудное дело. Ученые не имеют времени воспользоваться эмпирического обобщения.

      В отличии от биологии, изучающей живые  существа и их сообщества во всем разнообразии их состава и жизнедеятельности  на всех уровнях организации жизни, учение о биосфере, созданное в 1926 г., рассматривает «живые организмы как нечто целое и единое, как живое вещество, т.е. совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих, численно выраженных в элементотехническом составе, в весе, энергии». Такой подход составляет метод биогеохимической дисциплины, призванный выяснить геологическую силу, живого вещества в геохимии и энергетике нашей планеты.

     В структуре биосферы Вернадский выделял  семь видов вещества: 1) живое; 2) биогенное (возникшее из живого или подвергшееся переработке); 3) косное (абиотическое, образованное вне жизни); 4) биокосное (возникшее на стыке живого и неживого, к биокосному, по Вернадскому, относится почва); 5) вещество в стадии радиоактивного распада; 6) рассеянные атомы; 7) вещество космического происхождения. Вернадский был сторонником гипотезы панспермии. Методы и подходы кристаллографии Вернадский распространял на вещество живых организмов. Живое вещество развивается в реальном пространстве, которое обладает определенной структурой, симметрией и диссиметрией. Строение вещества соответствует некоему пространству, а их разнообразие свидетельствует о разнообразии пространств. Таким образом, живое и косное не могут иметь общее происхождение, они происходят из разных пространств, извечно находящихся рядом в Космосе. Некоторое время Вернадский связывал особенности пространства живого вещества с его предполагаемым неевклидовым характером, но по неясным причинам отказался от этой трактовки и стал объяснять пространство живого как единство пространства-времени.

     Отсюда  вытекает, что биосфера – понятие планетарное, широкое, намного превосходящее по объему поля исследования биолога и почвоведа, которые ограничиваются «областью жизни».

     Вернадский  определяет биосферу как одну из геосфер, которая коренным образом изменена под влиянием живых существ, их современной и ранее протекавшей жизнедеятельности. По Вернадскому, к биосфере относятся нижние слои стратосферы, вся тропосфера, верхняя часть литосферы, сложенная осадочными породами и гидросфера. Верхняя граница биосферы до 3 км над поверхностью Земли, а нижняя проходит в среднем на глубине приблизительно 16 км. 

Сущность  учения В.И. Вернадского о биосфере

     Учение  В.И. Вернадского о биосфере представляет собой обобщение естественнонаучных знаний, оно вобрало в себя эволюционные взгляды Ч. Дарвина, периодический закон Д.И. Менделеева, теорию единства пространства и времени А. Энштейна, идеи о неразрывной связи живой и неживой природы многих отечественных и зарубежных ученых.

В работах  В.И. Вернадского рассматриваются  компоненты биосферы, ее границы, функции живого вещества, эволюция биосферы.

Ученый  впервые показал, что живая и  неживая природа Земли тесно  взаимодействуют и составляют единую систему.

     Структура биосферы. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество.

     Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая  поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли.

     Живое вещество имеет количественные характеристики, его можно изучать, используя математические законы.

     Количество  живого вещества в биосфере (биомасса) - величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические  эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.

     Под косным веществом В.И. Вернадский понимал  такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.

     Кроме живого и косного веществ, в состав биосферы входят:

неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной  и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки);

биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых  водоемов, глинистые минералы).

     Границы биосферы совпадают с границами  распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования  жизни (благоприятный температурный  режим, уровень радиации, достаточное  количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа). Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, биосфера - это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом.

Для существования  живых организмов необходимы следующие  условия: достаточное количество воды, минеральных веществ, , , оптимальный температурный режим, уровень радиации и др.

Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой (2-4 мм) газа озона ( ). Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Этот слой расположен на высотах 16 - 20 км.

Нижняя  граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы  или продукты их жизнедеятельности  можно встретить на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом океане организмы - на глубине 10 - 11 км.

     Нижняя  граница на суше связана с областями "былых биосфер" - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых геологических эпох (накопления осадочных пород, углей, горючих сланцев и др.). "Былые биосферы" служат доказательством длительной эволюции биосферы Земли.

     Ученый  отмечал, что живое вещество распределено в биосфере неравномерно. Основная его масса сконцентрирована в приповерхностном слое суши толщиной 50-100 м и в приповерхностной толще воды (10-20 м). Здесь находится более 90% биомассы Земли. Но и в приповерхностном слое имеются пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики, теплые моря), и менее заселенные территории (пустыни, высокогорья, арктические и антарктические области). Для остальных территорий биосферы характерно, по словам В.И. Вернадского, "разрежение живого вещества".

     Тем не менее, в пределах биосферы нет  абсолютно безжизненных пространств. Даже в самых суровых условиях обитания можно найти бактерии и  другие микроорганизмы. В.И. Вернадский высказал идею о "всюдности жизни", живое вещество способно "растекаться" по поверхности планеты; оно с огромной скоростью захватывает все незанятые участки биосферы, что обусловливает "давление жизни" на неживую природу.

     Функции живого вещества. Одна из основных заслуг В.И. Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные биогеохимические функции. Благодаря этому обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии и, в итоге, целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшими функциями являются энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная.

     Энергетическая  функция заключается в накоплении и преобразовании растениями энергии  Солнца (бактерии-хемоавтотрофы преобразуют энергию химических связей) и передаче ее по пищевым цепям: от продуцентов - к консументам и, далее, - к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, "консервируется" в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др.

     В осуществлении газовой функции  ведущая роль принадлежит зеленым  растениям, которые в процессе фотосинтеза  поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. В то же время, большинство живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ. Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы.

     Окислительно-восстановительная  функция тесно связана с энергетической. Существуют микроорганизмы, которые  в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные  соединения, получая при этом энергию  для жизненных процессов. Велико их значение для образования многих полезных ископаемых. Например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию таких осадочных пород как железные руды; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы.

     Концентрационная функция заключается в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, осоки и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель - йод и кальций. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Осуществление данной функции способствовало образованию залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти.