Концепции биосферы и экологии

Институт  Экономики Управления и Права (г. Казань) 
 
 
 
 
 

Факультет менеджмента 
 
 
 
 
 
 

Концепции биосферы и экологии 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исполнитель: студент  I курса,  гр. 571С                     Идиатуллин А.Ф.

Научный руководитель:                                       Кашапов Р.И. 
 

. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Набережные  Челны - 2007

Содержание: 

1. Биосфера.  Эволюция представлений о биосфере…………………………..… 3
2. Учение Вернадского о биосфере…….…………..…………….………………..12
3. Список используемой литературы………………………………………..….…21

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Биосфера. Эволюция представлений о биосфере

 

     С тех пор как Ч. Дарвин и его  последователи объяснили происхождение и многообразие органического мира, в представлениях о развитии жизни на планете — эволюции — все казалось логичным и понятным. В нашем веке биология устремилась в глубь живой материи и, исследуя клетку, ее функции и механизмы, добыла там немалые "трофеи". Особенно важным было открытие мутагенеза — способности наследственного вещества изменяться и придавать организму новые свойства, полезные для его жизни или, напротив, — вредные, прекращающие развитие линии. Но несколько лет назад ученые, изучая микроструктуру органической материи, сделали поразительный вывод: возникновение и развитие жизни на нашей планете, если считать по Дарвину, потребовало бы много больше времени, нежели действительная история, охватывающая период от первых на Земле живых молекул до вершины природы — человека. И тут пришлось вспомнить основоположников палеонтологии — науки о развитии жизни на Земле: Жоржа Кювье (1769—1832) и Жоффруа Сент-Илера (1772-1844).

     Трудно  представить, что веселые кварталы парижского Монмартра, заполненные в наши дни туристами, уличными художниками,  торговцами  сувениров,   Монмартра,   породившего своеобразный стиль свободной жизни — «богему», еще сравнительно недавно, в 30-е годы прошлого века, были предместьем покрытым виноградниками.

     Среди них укрылась каменоломня дававшая строительный гипс, в котором нередко  обнаруживали окаменевшие кости  древних животных. И это привлекло сюда парижских ученых. Два имени — Кювье и Жоффруа прославились в истории науки.

     В 1812 г. Кювье опубликовал первые итоги  изучения своих находок под названием «Исследования об ископаемых костях». Ученый обратил внимание на то, что в земных слоях идет чередование: слои, богатые останками доисторических животных, сменяются горизонтами, бедными на эти находки. При этом Кювье обнаружил, что в каждом новом богатом костями слое останки принадлежат животным других разновидностей, а не тем, что найдены в предыдущем и последующем слоях, т. е. не тем, которые обитали на Земле раньше или позже, разумеется, в геологическом понимании времени.

     Следующая книга Кювье — «Рассуждения о  переворотах на поверхности Земного шара и об изменениях, какие они произвели в животном царстве». Само название уже говорит о точке зрения ученого. Кювье считал, что ископаемые формы — это либо прямые предки нынешних животных, в сущности от них не отличающиеся, но сумевшие пережить все природные перевороты, либо останки окончательно вымерших в результате этих переворотов форм, ничего общего с ныне живущими не имеющих. Кювье полагал также, что развитие четырех типов животных (по его классификации — позвоночных, членистых, мягкотелых, лучистых) происходило изолированно.

     Однако  отстаивая свои выводы, Кювье не смог уверенно показать, какие же силы вызывали на Земле столь грандиозные перевороты, что они были способны оборвать ту или иную линию развития жизни. Он только написал: «Какие-то силы раздробили, приподняли слои Земли и опрокинули их на тысячу ладов».

     Заметил чередование ископаемых останков и  Жоффруа. Но выводы о причинах этого, сделанные Кювье и Жоффруа, расходились настолько, что их многолетний спор привлек к себе внимание ученых всего мира. В Париже не раз в те годы проводились диспуты соперничающих ученых, за которыми следил весь образованный мир. Когда в 1830 г. к Гете пришел гость с возгласом: «Великое событие в Париже!..», Гете нетерпеливо прервал пришедшего: «Кто же одержал верх — Кювье или Жоффруа?». Гость же принес весть о революции в Париже, об уличных боях...

     Жоффруа считал, что гибель господствовавших в определенные периоды видов животных еще не означала повсеместной гибели жизни вообще. Некоторые виды, занимавшие ранее подчиненное место, выживали. Наделенные свойствами, помогавшими им противостоять силам природы, которые уничтожали большую часть животного мира, они получали простор для своего дальнейшего развития. В отличие от Кювье Жоффруа видел единство организации и развития животного мира.

     В одном лишь были едины Кювье и Жоффруа: какие-то грандиозные силы вмешивались в эволюцию жизни, и в результате этого вмешательства появлялись более совершенные формы животных. Казалось, эволюция время от времени подвергалась действию таинственного ускорителя. Впрочем, такую же роль может сыграть и тормоз.

     Представим  себе, что этот тормоз замедляет, или вовсе сбрасывает с «конвейера эволюции» какие-то виды, например, владевших миллионы лет землей динозавров, мешавших развитию других видов, а именно — млекопитающих, так возникает больше простора для развития видов более жизнестойких, «перспективных», с точки зрения природы.

     О действии некоего тормоза по существу говорит и палеонтология. Чередование богатых окаменелостями слоев с горизонтами, скудными на них (на что первыми обратили внимание Кювье и Жоффруа), сегодня есть истина, подтвержденная всей историей науки об ископаемых.

     Но  что же могло послужить ускорителем  или замедлителем эволюции? Мы не будем рассматривать вмешательство в дела развития природы ни инопланетян, ни провидения. Ограничимся известными науке естественными силами. Без сомнения, это были высокоэффективные, мощные воздействия, способные, например, в короткий срок уничтожить могучее и многочисленное стадо динозавров, насчитывающее несколько сот видов — среди них были малютки весом в единицы килограммов и гиганты — в десятки тонн. Динозавры господствовали на суше, в воде и воздухе.

     В последние годы все новые гипотезы пополняют арсенал природных сил, способных повлиять на ход эволюции. Пожалуй, первое место среди них принадлежит метеоритной гипотезе. Три исследователя — бельгиец Жан-Георг Казье и американские геохимики Ф. Клейс и С. Марголис недавно опубликовали гипотезу, которая, на их взгляд, пересматривает ход эволюции. В ее основу положен более полный учет влияния космических сил на жизнь, развивавшуюся на Земле.

          

     Начнем  с того, что жизнь зародилась в  океане. Растения первыми переместились  на сушу, по прошествии долгого времени за ними потянулись амфибии, а затем сушу захватили животные, получающие кислород из воздуха. Но еще на уровне амфибий произошло расслоение животного мира. Одни дали направление развитию ящеров и иных пресмыкающихся, других — их назвали териодонтами, или зверообразными, — можно рассматривать как группу, связывающую нынешних млекопитающих с этими древнейшими наземными позвоночными.

     Еще в давние времена (до эры динозавров) высшие териодонты — терапсиды — приобрели многие черты строения и физиологические особенности, характерные для млекопитающих: лактация, способ дыхания и питания, обоняние... Но вдруг терапсиды исчезают.

     В геологических слоях более поздних, чем триасовый период, палеонтологи не находят останков терапсид. У  филогенетического древа оказались  обломанными крупные ветви. Однако какие-то ветви терапсид, видимо, ставшие предками млекопитающих, выжили, ускользнув от уничтожающего удара природы. Но тем не менее палеонтологи несравненно чаще встречают в поздних слоях обширные кладбища динозавров.

     Эти пресмыкающиеся, если судить по раскопкам, владели планетой примерно 150 млн. лет. Однако эра динозавров неожиданно заканчивается 64,5 млн. лет назад. Ученые разных наук небывало дружно задались вопросом: почему так стремительно исчезло с лица Земли обширное сообщество динозавров? Было выдвинуто множество гипотез. Вот основные из них. Повышенная активность вулканов: газы и выброшенный пепел пеленой затянули небо и ослабили солнечную радиацию — динозавры не вынесли похолодания. Вспышка близкой к Земле сверхновой звезды — и животные не выдержали облучения.

     Некоторые ученые, изучающие эволюцию биосферы, придерживаются такой точки зрения: Земля — дитя Космоса — находится в окружении космических сил, многие из которых время от времени кардинально влияют на развитие земной жизни (рис. 1).

Рис.1. Космическое  воздействие на биосферу

     Примечательно, что два величайших в истории  Земли вымирания живого не совпадают по времени с крупными метеоритными ударами, хотя в одном из случаев речь идет о гибели 90% всех видов.

     Возражением против того, что лишь космические  факторы ответственны за формирование жизни на Земле, служит следующее наблюдение. В позднем девоне отмечена массовая гибель морских животных, но в то же время на суше ничего подобного в тот период не наблюдалось.

     Может быть, сходный удар биосфера суши получила в конце девона, когда доминировать стали лиственные растения. Так называемый листьевой индекс появившейся наземной растительности увеличил эффективность поглощения солнечной энергии в сотни раз — в смысле производства зеленой массы. Травоядные получили изобилие корма, безмерно размножились, все съели, тогда пищи стало не хватать, и масса животных погибла от голода.

     Сходную ситуацию пережили и наши предки. Когда  первобытным людям охота в изобилии приносила мясо разнообразных животных, включая мамонтов, обилие пищи сделало племена многолюдными, и вскоре им уже не на кого стало охотиться. Страшный голод опустошил тогда землю, выжили лишь те, кто начал обрабатывать землю, приручать животных. По мнению другой группы ученых, биосфера в целом подвергалась крупным воздействиям и сопровождалась катастрофическими вымираниями. Катастрофы в биосфере зарождались в ней самой, т. е. имели земное происхождение.

     К сожалению, все это лишь гипотезы. Прямых доказательств вмешательства в земные дела космических воздействий у нас нет, как и нет убедительных фактов влияния внутрипланетарных сил на ход эволюции.

     В этом смысле современные ученые не так далеко ушли от Жоржа Кювье, первым сказавшего о вмешательстве катастроф в историю жизни на Земле. Многие десятилетия эти его выводы отрицались наукой, как, впрочем, отрицаем мы и сейчас его представления о многократных возникновениях животного мира, ничего общего с предшественниками не имеющего. Что делать? Видимо, последовать совету того же Гете:

     Не  надо застывать в сомнении, оно, напротив, должно двигать дух к дальнейшему исследованию и испытанию, и, если они проходят на более совершенной и широкой базе, — истина одержит победу. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Учение  Вернадского о биосфере

 

     С позиций самоорганизации в развитии открытых неравновесных систем выделяется плавный  (эволюционный) этап,  на протяжении которого  не  происходит серьезных качественных изменений. Но в процессе его протекания возникают и накапливаются противоречия, в конечном счете приводящие систему в крайне неустойчивое состояние. Долго пребывать в таком состоянии система не может. Так, появление человека в биосфере стало началом новой эры. На ранних стадиях развития цивилизации воздействие человека на биосферу было практически незаметным. Этот период и был началом эволюционного развития биосферы в условиях новой эры. Но постепенно человек своей деятельностью начал видоизменять флору и фауну планеты, изменять облик ее поверхности, иначе говоря, начал перестраивать биосферу.

     Интенсивность воздействия на биосферу сельскохозяйственной, а затем и промышленной деятельности людей особенно быстро нарастала в последние две сотни лет и достигла такого уровня, когда биосфера больше не могла сохраняться в своем прежнем состоянии. Назрел кризис системы, о чем и предупреждали человечество в 30-е годы В.И. Вернадский и другие ученые. Предполагается, что из кризисного состояния самоорганизующаяся система выходит скачком, меняя свою структуру и облик так, чтобы на новом уровне организации достичь устойчивого состояния. Обычно существует несколько возможных для перехода системы устойчивых точек бифуркации, и в условиях крайней неустойчивости развиваются флуктуации. Одна из таких флуктуации может подтолкнуть систему на конкретный путь перехода в новое состояние. Это будет случайный акт, оцениваемый из вероятностных представлений. Но после того как переход произошел, назад возврата нет, система начинает новый эволюционный этап, определяемый стартовыми условиями совершившегося перехода.