Биосфера и ноосфера в учении В.И. Вернадского и с позиций современного естествознания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

Российский  государственный торгово-экономический  университет

Омский  институт 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

по курсу  «Экология» 
 
 

Вариант № 2

Биосфера  и ноосфера в учении В.И. Вернадского  и с позиций современного естествознания 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                 Выполнила:

                  Студентка 1 курса СТЭТ

                          № зачетной книжки Т-09-087

Бочкарёва Мария Александровна

                                                                            Проверила:

  Гончарова Оксана Владимировна 
 
 
 
 

Омск  – 2010

Оглавление 

Введение………………………………………………………………....………. 3

1. Учение о биосфере. Границы биосферы…………..…………….……….4
2. Проблема происхождения жизни на земле………………………..…....11
3. Вещество биосферы. Особенности живого вещества………….…..…..17
4. Биогеохимические процессы…………………………………….…..…..20
5. Эмпирическое обобщение Вернадского………………………….…..…24
6. Концепция Ноосферы и переход к устойчивому развитию………...…25

Заключение………………………………………………………………………28

Библиографический список……………………………………………………..29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение

   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, 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.

   Цель  данной работы изучить и теоретический  описать биосферу и ноосферу с точки зрения В.И. Вернадского.

   Поставленная  цель определила следующие задачи:

   - Рассказать  о биосфере;

   - Изучить  проблемы жизни на Земле;

   - Выявить  концепцию ноосферы;

1. Учение о биосфере. Границы биосферы

   В 1926 году В. И. Вернадский 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 планет. «Биосфера – организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью».[2, с. 34]

   Биосфера  представляет собой сложнейшую планетарную  оболочку жизни, населенную организмами, составляющими в совокупности живое вещество. Это самая крупная (глобальная) экосистема Земли – область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Совокупная деятельность живых организмов в биосфере проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.

   Биосфера  по вертикали разделяется на две  четко обособленные области: верхнюю, освещенную светом, - фотобиосферу, в  которой происходит фотосинтез, и нижнюю, «темную», - меланобиосферу, в которой фотосинтез невозможен. На суше граница между ними проходит по поверхности Земли.

   Биосфера  охватывает нижнюю часть атмосферы  до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На развитие жизни, а, следовательно, и на границы биосферы оказывают влияние многие факторы и прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе.

   В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, биологическими, физическими и другими условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100 град. C в литосфере (по данным сверхглубокого бурения на 
Кольском полуострове эта цифра составляет около 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км. Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км, сухопутной до 12 км.

   Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно, предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км.[3, с. 79]  

   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.[5, с. 123]

   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. [3, с.234]

   В строении и морфологии биосферы исключительно  важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):

   - слой живого вещества, так называемая «пленка жизни»;

   - педосфера, или почвенный покров;

   - ландшафтно-экологические системы – функциональные системы, включающие живые организмы и среду их обитания;

   - 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.

   Границы биосферы

   Горизонтальных  границ у биосферы нет, и речь следует вести только о ее вертикальной размерности.

   Верхняя граница распространения жизни  в атмосфере определяется, по всей видимости, не столько низкими температурами, сколько губительным действием солнечной радиации. Над сушей и акваторией в дожде, снеге, в облаках и туманах кроме пыльцы и спор обнаружены микроорганизмы. Вся воздушная среда представляет собой суспензию жизнеспособных пыльцы, спор и микроорганизмов, содержание которых уменьшается с высотой. Интенсивность радиации, создаваемой космическими лучами, на высоте 9 км в десятки раз больше, чем на уровне моря, а на высотах 15-18 км возрастает уже в сотни раз. Высотное распространение микроорганизмов ограничивается в основном потоком жесткой ультрафиолетовой радиации Солнца, убивающей все живое.

   Можно утверждать, что вся тропосфера, высота которой 8-10 км в полярных широтах и 16-18 км у экватора, в большей или меньшей степени заселена живыми организмами, которые находятся в ней либо временно, либо постоянно. Уже в тропопаузе резко изменяются физические и температурные характеристики биосферы, в частности прекращается интенсивное турбулентное перемешивание воздушных масс. Стратосфера, находящаяся выше тропопаузы, вряд ли пригодна для существования микроорганизмов. Верхний предел биосферы, или поля существования жизни, довольно ясно просматривается в тропопаузе. Однако верхний предел занесения спор и микроорганизмов, определяющий “поле устойчивости жизни” (живые организмы существуют, но не размножаются), возможен до верхней границы стратосферы.

   Таким образом, область распространения  живых организмов ограничена в основном тропосферой. Например, верхняя граница полета орлов находится на высоте 7 км; растения в горных системах и насекомые в воздушной среде не распространены выше 6 км; верхняя граница постоянного обитания человека – 5 км, обрабатываемых земель – 4,5 км, леса в горных системах тропиков не растут выше 4 км.[5, с. 165]

   Тропосфера  представляет собой воздушную среду, в которой осуществляется только передвижение организмов, нередко при помощи своеобразно приспособленных для этого органов. Настоящего аэропланктона, постоянно обитающего и размножающего в воздушной среде, видимо, нет. В противном случае тропосфера представляла бы собой “кисель”, максимально насыщенный микроорганизмами. Весь цикл своего развития, включая размножение, организмы осуществляют только в литосфере и гидросфере, а также на границе воздушной среды с этими оболочками.

   Верхние слои тропосферы и стратосферы, в  которые возможно занесение микроорганизмов, а также наиболее холодные и жаркие районы земного шара, где организмы могут существовать лишь в покоящемся состоянии, называются парабиосферой.

   В состав биосферы полностью включается гидросфера – озера, реки, моря и  океаны. В морях и океанах наибольшая концентрация жизни приурочена к эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет. Обычно ее глубина не превышает 200 м в морях и континентальных пресноводных бассейнах. Именно в фотобиосфере, где возможен фотосинтез, сосредоточены все фотосинтезирующие организмы и продуцируется первичная биологическая продукция.

   Афотическая зона (меланобиосфера), начинающаяся с  глубины 200 м, характеризуется темнотой и отсутствием фотосинтезирующих растений. Она представляет собой водную среду обитания активно перемещающихся животных. Вместе с тем через нее непрерывным потоком опускаются на дно морей и океанов отмершие растения, выделения и трупы животных.