Автор: Пользователь скрыл имя, 08 Февраля 2013 в 18:23, реферат
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 книжке 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 немало геохимических идей, пусть и архаично изложенных.
Учение В.И. Вернадского 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 книжке 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 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 местообитания 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 процессов,
протекающих в биосфере, был академик
В. И. Вернадский. Он стал основоположником
научного направления, названного им биогеохимией,
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 может быть 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 отрезка времени выступают
как мощный геологический фактор, играющий
существенную роль в жизни нашей планеты.
Геологическая деятельность живых организмов
проявляется как следствие следующих
их особенностей: они теснейшим образом
связаны с окружающей средой и взаимодействуют
с ней в процессе обмена веществом и энергией;
обмен веществ организмов со средой осуществляется
в процессе биологического круговорота;
суммарный эффект результатов деятельности
организмов проявляется на протяжении
очень длительных (сотен миллионов лет)
отрезков времени. Таким образом, приоритет
в разработке теоретических основ учения
о биосфере принадлежит советским 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. Эти организмы напоминали
современных нитчатых бактерий. Ученые
даже дали им название – эобактериум изолятум.
Таким образом, можно считать, что биосфера
Земли возникла около трех миллиардов
лет назад.
Наземные организмы появились около 400
млн. лет назад. Это были первые примитивные
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 животных организмов (см.
табл.).
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
русской философии. Она легла в основу
направления общественной жизни, получившего
название «русский космизм». Именно тогда
в научной среде засверкали имена психолога
и физиолога И. М. Сеченова, химика Д. И.
Менделеева, почвоведа В. В. Докучаева,
основоположника космонавтики К. Э. Циолковского.
К плеяде этих выдающихся ученых принадлежит
и В. И. Вернадский.
В 1926 году 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
На основе
работ В. И. Вернадского предлагается
различать три основные ее формы:
1. формы биологической систематики, включающие
популяции, виды, роды, семейства и др.,
принятые в ботанике и зоологии;
2. биогеографические формы – территории,
характеризующие географическое распространение
и распределение растений и животных,
специфику флоры и фауны. Это биогеографические
зоны, области и т.д. Отдельно выделяются
ботанико-географические и зоогеографические
территории, дающие представление о составе
и характере флоры и фауны;
3. 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. Это совокупность абиотических
условий неорганической среды данного
участка, представляющего собой местообитание
конкретного сообщества. Экологические
формы определяют специфику изучения
биосферы в экологических аспектах.
Вещественный состав биосферы также разнообразен.
В. И. Вернадский включает в него семь глубоко
разнородных, но геологически не случайных
частей:
· живое вещество;
· биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое
живыми организмами (горючие ископаемые,
известняки и т. д.);
· косное вещество, образуемое без участия
живых организмов (твердое, жидкое и газообразное);
· биокосное вещество – косное вещество,
преобразованное живыми организмами (вода,
почва, кора выветривания, илы);
· вещество радиоактивного распада (элементы
и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового
ряда);
· рассеянные атомы земного вещества и
космических излучений;
· вещество космического происхождения
в форме метеоритов, космической пыли
и др.
В строении и морфологии биосферы
· слой живого вещества, так называемая
«пленка жизни»;
· педосфера, или почвенный покров;
· ландшафтно-
· кора выветривания, т. е. зона разрушения
и преобразования горных пород, их минерально-геохимических
изменений в верхней части земной коры
под воздействием различных факторов;
· древняя биосфера (палеобиосфера) – комплекс
горных пород, рельефа и других ландшафтных
компонентов, залегающих ниже современной
биосферы и погребенных под ее новейшими
образованиями. Это горные породы, рудные
и нерудные минералы, химические элементы,
широко используемые в промышленности;
· многочисленные минералы верхней части
земной коры и биосферы: глины, известняки,
бокситы и т. д.;
· природные воды осадочной оболочки;
· миллионы органических и органоминеральных
соединений: уголь, графит, гумусовые вещества,
нефть, природные газы;
· минеральные ресурсы биосферы и земной
коры, распространенные в форме свободных
элементов: меди, серебра, золота, висмута,
платины и т. д. Все они – главный источник
сырья для металлургии, химической промышленности
и многих других отраслей. Их добыча и
использование в экономике растут год
от года.
Из сказанного вытекает, что биосфера
является результатом сложнейшего механизма
геологического и биологического развития
косного и биогенного вещества . С одной
стороны , это среда жизни , а с другой –
результат жизнедеятельности . Главная
специфика современной биосферы – это
четко направленные потоки энергии и биогенный
( связанный с деятельностью живых существ
) круговорот веществ .
Разрабатывая учение о биосфере , В.И. Вернадский
пришел к выводу , что главным трансформатором
космической энергии является зеленое
вещество растений . Только они способны
поглощать энергию солнечного излучения
и синтезировать первичные органические
соединения . Для объяснения большой суммарной
энергии биосферы ученый произвел расчеты
, которые действительно показали огромное
значение фотосинтезирующих растений
в создании общей органической массы .
Ученый подсчитал , что поверхность Земли
составляет меньше одной десятитысячной
поверхности Солнца. Общая же площадь
трансформационного аппарата зеленых
растений зависимости от времени года
составляет уже от 0,86 до 4,2% площади поверхности
Солнца . Разница колоссальная . Этот зеленый
энергетический потенциал и лежит в основе
сохранения и поддержания всего живого
на нашей планете .
В.И. Вернадский так же, как и Ламарк 140
лет назад попытался дать главные исчерпывающие
признаки каждого царства живого. И чем
больше он вникал в проблему, тем более
ясно становилось , что вырисовывается
новый разрез мира . В.И. Вернадский составил
таблицу из 16-ти пунктов , где рассмотрел
несходство живого и неживого в физическом
, химическом и термодинамическом смысле
.
Научные идеи
В. И. Вернадского о живом веществе,
о космичности жизни, о биосфере
и переходе ее в новое качество
– ноосферу своими корнями уходят
в 19-начало 20 в., когда философы и
естествоиспытатели предприняли первые
попытки осмыслить роль и задачи
человека в общей эволюции Земли.
Именно их усилиями человек начал
свое продвижение к вершинам естественной
эволюции живого, постепенно занимая
экологическую нишу, отведенную ему
природой.
В 30-е годы В. И. Вернадский из общей массы
живого вещества выделяет человечество
как его особую часть. Такое отособление
человека от всего живого стало возможным
по трем причинам. Во-первых, человечество
является не производителем, а потребителем
биогеохимической энергии. Такой тезис
требовал пересмотра геохимических функций
живого вещества в биосфере. Во-вторых,
масса человечества, исходя из данных
демографии, не является постоянным количеством
живого вещества. И в-третьих, его геохимические
функции характеризуются не массой, а
производственной деятельностью. Характер
усвоения человечеством биогеохимической
энергии определяются разумом человека.
С одной стороны, человек – это кульминация
бессознательной эволюции, “продукт”
спонтанной деятельности природы, а с
другой – зачинатель нового, разумно направленного
этапа самой эволюции.