Учение В.И. Вернадского о биосфере

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДПРИИМАТЕЛЬСТВА

 

 

 

Кафедра управления качеством

 

 

 

 

 

Реферат

 

На тему: «Учение  В.И.Вернадского о биосфере»

 

По дисциплине: концепции современного естествознания

 

 

 

 

 

 

 

              Проверил: ассистент Хамитов Р.М.

 

                                          Выполнил: студент группы ЭУШЗУ-01-10

                                                                                            Галин А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УФА-2012

 

 

Содержание

 

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

1. Понятие о биосфере………………………………………………….....4
2. Учение В. И. Вернадского о биосфере……………………....………...5

2.1. Круговорот химических элементов в биосфере…………...……….11

Заключение………………………………………………………………..….13

Список использованной литературы…………………………………….....14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Тема, которую я сегодня  выбрала, очень актуальна в наши дни. Актуальность обусловлена усилившимися негативными последствиями Научно-технического прогресса на природную среду, а также обострением экологической ситуации. Это все ставит под угрозу дальнейшее существование всего живого на Земле, а значит и нас с вами.

Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете  оказалась настолько велика, что  уже в первой половине 20 века возникло новое фундаментальное научное  направление в естествознании –  учение о биосфере.

Разработал учение о  биосфере и ноосфере выдающийся русский ученый Владимир Иванович Вернадский, который рассматривал биосферу как особую активную оболочку Земли, населенную живыми организмами, в которой деятельность всех живых существ вместе с человеком выступает как важнейший фактор, преобразующий природу.

Структурными единицами  биосферы являются биогеоценозы, основным же компонентом – живое вещество. Живое вещество – это совокупность организмов, участвующих в геохимических  процессах и различающихся массой, химическим составом, энергией. Именно живое вещество является носителем и создателем свободной энергии.

К биосфере относится  все, что живет, дышит, растет и питается.

Цель данной работы –  выявить роль учения В. И. Вернадского  о биосфере, дать анализ его учению.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Понятие о биосфере

 

Понятие о биосфере вошло  в науку в какой-то степени  случайно. В 1875 году австрийский геолог Эдуард Зюсс, говоря о различных  оболочках земного шара, впервые  употребил этот термин в последней  главе своей книги о происхождении  Альп. Однако эта концепция не сыграла заметной роли в развитии научной мысли до тех пор, пока в 1926 году в Ленинграде не были опубликованы две лекции русского ученого, натуралиста, философа Владимира Ивановича Вернадского. В его книги «Биосфера» содержалось изложение основных принципов и понятий этой теории. Концепция биосферы, которую мы принимает сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского, развитые им спустя 50 лет после работ Э. Зюсса. Сам Вернадский считал, что впервые к понятию биосферы подошел французский натуралист Жан Батист Ламарк, в чьих работах можно обнаружить немало геохимических идей.

Биосфера (от греческого БИОС и сфера - шар) – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой  определяется деятельностью живых  организмов. В состав биосферы входят: нижняя части атмосферы, гидросфера и литосфера.¹ Гидросфера – водная часть биосферы, населенная живыми организмами, ее границы распространяются от поверхности мирового океана до ее дна. Литосфера – верхняя часть земной коры, поверхность ее на суше является областью развития континентальных и островных экосистем.²

Биосферой называется та часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Однако это  определение порождает ряд вопросов. Пропуская через фильтр воздух, взятый на больших высотах, можно найти  в нем споры бактерий и грибов. Но они не имеют 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 можно найти споры. Таким образом, оболочка Земли, называемая биосферой, имеет неправильную форму, т. к. она окружена областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии.

Для биосферы как особой оболочки земного шара характерны: наличие значительного количества жидкой воды, на нее падает мощный поток энергии от Солнца, наличие поверхностей раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразном состоянии.

Для биосферы характерны следующие  функции:

- энергетическая – трансформация  солнечной энергии в растениях при фотосинтезе;

- газовая – формирование состава  атмосферы;

- концентрационная – накопление  минеральных веществ в тканях  растений и животных, образование  полезных ископаемых органического  происхождения (нефть, уголь, торф);

- окислительно-восстановительная – химическое превращение веществ с извлечением из них энергии для процессов жизнедеятельности;

- деструкционная – разложение  организмов после их смерти  и минерализация остатков, с последующим  их включением в круговорот  веществ.³

 

2. Учение В. И. Вернадского о биосфере

 

Автор нового учения – Владимир Иванович Вернадский в своих «Очерках геохимии»  отмечал, что идеи о значении жизни  как совокупного действующего явления, влияющего на ход планетарных  процессов, появлялись уже в трудах естествоиспытателей 17 века, в частности у Х. Гюйгенса. А в работе Ламарка «Гидрогеология» содержится попытка описания жизни в качестве планетарного явления.  В своей книге Вернадский пишет: «Живое вещество более или менее непрерывно распространено на земной поверхности, оно образует на ней тонкий, но сплошной покров, в котором концентрирована свободная химическая энергия, выработанная им из энергии Солнца. Этот слой и есть земная оболочка, которую Э. Зюсс назвал биосферой и которая представляет одну из самых характерных черт организованности нашей планеты. Только в ней сосредоточена та особая форма нахождения химических элементов, которую мы назвали живым веществом».⁴

Далее Вернадский выделяет теорию нептунистов: «Теснейшим образом связанная с водой жизнь имела свое почетное место в созидании окружающей нас природы. Жизнь для нептунистов была огромной силой, а не случайным явлением в истории планеты».

Наделенный могучим воображением австрийский геолог Э. Зюсс мысленно увидел нашу планету из космоса и  выделил особые сферы – гидросферу, литосферу, биосферу. В его понимании биосфера – это лик Земли, земные ландшафты. В монографии «Происхождение Альп» он говорит о «самостоятельной биосфере» как об особой оболочке Земли, образованной живыми организмами. Он пишет, что понятие «биосфера» возникло как следствие идей Ж. Б. Ламарка и Ч. Дарвина о единстве органического мира. С работ Зюсса датируется начало биологического представления о биосфере.

Свои идеи о биосфере В. И. Вернадский изложил в ряде своих работ: «Очерки геохимии» (1927), «Химическое строение биосферы Земли и ее окружение» (1965), «Живое вещество» (1978).

В учении о биосфере определению  ее структуры первоначально не было уделено достаточного внимания. Вернадский ограничился лишь довольно беглым обзором  геологических оболочек и геосфер Земли. В дальнейшем основные усилия были направлены на исследование отдельно суши и океана, а также биосферы как целого с ее геохимией, круговоротами веществ и потоком энергии, порождающим эти круговороты, с одной стороны, и на изучение элементарных экосистем – биогеоценозов с их энергетико-вещественными свойствами, с другой. Если провести аналогию с организмами, то в поле зрения попали прежде всего индивид как целое, самые крупные его блоки и отдельные клетки, а составленные ими ткани, органы и системы органов – вся внутренняя иерархия систем – оказались вне поля пристального внимания.

Под биосферой Вернадский понимал  тонкую оболочку Земли, в которой  все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном – тонким, в несколько мм, слоем озона на высоте примерно 20 км. Океан населен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10 км. В твердую часть Земли жизнь проникает до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Занимаясь созданной им биогеохимией, изучающей распределение химических элементов по поверхности планеты, В. И. Вернадский пришел к выводу, что нет практически ни одного элемента из таблицы Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Он сформулировал три биогеохимических принципа:

- Биогенная миграция химических  элементов в биосфере всегда  стремится к максимальному своему  проявлению. Не могу не заметить, что этот принцип в наши дни нарушен человеком.

- Эволюция видов в ходе геологического  времени, приводящая к созданию  устойчивых в биосфере форм  жизни, идет в направлении,  усиливающем биогенную миграцию  атомов. Этот принцип при антропогенном  измельчании средних размеров  особей начинает действовать аномально интенсивно (лес сменяется лугом, крупные животные мелкими).

- Живое вещество находится в  непрерывном химическом обмене  с окружающей его средой, создающейся  и поддерживающейся на Земле  космической энергией Солнца. Вследствие нарушения двух первых принципов космические воздействия из поддерживающих биосферу могут превратиться в разрушающие ее факторы.

Данные геохимические принципы соотносятся со следующими выводами Вернадского: - каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи с другими организмами и неживой природой;

- жизнь со всеми ее проявлениями  произвела глубокие изменения  на нашей планете. Совершенствуясь  в процессе эволюции, живые организмы  все шире распространялись по  планете, стимулируя перераспределение энергии и вещества.

Основная задача в изучении эволюции биосферы, по мнению Вернадского, заключалась  в установлении связи «эволюции  видов с механизмом биосферы, с  ходом биогеохимических процессов».

Биосфера Вернадского неразрывно связана с его концепцией пространства-времени, т. е. она трехмерна и геоисторична. Сведение ее к современной жизнедеятельной пленки планеты не просто обедняет понятие биосферы, а лишает ее самой основы – бесконечной длительности эволюции, сложности неравномерного исторического развития, его непрерывности, направленности и необратимости.

Биосфера, как считает  Вернадский, сразу возникла как система, состоящая из примитивнейших безъядерных  организмов – прокариот. Одни из них  питались готовыми органическими веществами – это были гетеротрофные бактерии. Другие же могли использовать энергию химических связей для созидания органического вещества. Такие организмы названы хемотрофами. Вместе они и создали систему пищевой зависимости или биологический круговорот. Ранее считалось, что время возникновения этого круговорота архей – древнейшая эра жизни (2,8 млрд. лет назад), сейчас же говорят о катархейской эре (уже 3,8 млрд. лет назад). Для Вернадского же жизнь на Земле – геологически вечное явление.

Верхняя граница биосферы, по Вернадскому, проходит на высоте 15-20 км, охватывая тропосферу и нижнюю часть стратосферы: озон находится у полюсов в слое 8-30 км, в тропиках 15-35 км. Снизу биосфера ограниченна отложениями на дне океанов (до глубины свыше 10 км) и глубиной проникновения в недра Земли организмов и воды в жидком состоянии. Подстилающая литосфера, верхняя стратосфера, ионосфера и космическое пространство служат биосфере средой. Основной энергетический источник, обеспечивающий функционирование биосферы,- энергия Солнца. Таким образом, биосфера – это особая термодинамическая открытая оболочка Земли, вещество, энергетика и организация которой и обуславливаются взаимодействием ее биотического и абиотического компонентов. Она включает совокупность организмов и их остатки, а также части атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные организмами и изменяемые их деятельностью.