лекция. Лекция 1. Лекция 1 Введение. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Происхождение и эволюция биосферы По современным представлениям
 Скачать 30.49 Kb.
|
|
Лекция 1 Введение. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Происхождение и эволюция биосферы По современным представлениям, биосфера – это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этим организмами. Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского (1863-1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Исключительная значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине прошлого века. Этому способствовало развитии экологии, и прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающими понятием. Учение В. И. Вернадского о биосфере – это целостное фундаментальное учение. Органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем. По представлениям В. И Вернадского, биосфера включает: живое вещество (т.е все живые организмы), биогенное (т.е уголь, известняки, нефть и др.) косное (в его образовании живое не участвует, например магнетические горные породы) биокосное (создается с помощью живых организмов) радиоактивное (вещество) космического происхождения (метеориты) рассеянные атомы Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой. Важнейшей частью в биосфере В. И. Вернадского являются представление о её возникновении и развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции (табл. 8.1) в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и сине-зеленых водорослей, а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции. Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего – животные. Главное в их развитии являются выход на сушу и заселение материков и, наконец, появление человека. Эволюция биосферы и её основных составляющих (по Ф. Рамаду,1981)
В сжатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом: Вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т.е. лишение жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох. Живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре, “по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью”. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлено тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества. Венцом творчества В.И. Вернадского стало учение о ноосфере, т.е. сфере разума. В целом, учение о биосфере В. И. Вернадского заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и не живой природы. Практическое значение учения о биосфере огромно. В наши дни оно служит естественнонаучной основой рационального природопользования и охраны окружающей среды. Биоразнообразие биосферы как результат её эволюции В относительно короткие промежутки развития экосистем (сукцессий), и в долговременной эволюции таких экосистем, как биосфера, на протекающие в них процессы оказывают влияние: аллогенные (внешние) факторы – геологические и климатические; автогенные (внутренние) процессы, обусловленные только живым компонентом. Благодаря действию и взаимодействию этих факторов сформировались биологическое разнообразие на внутривидовом, межвидовом и на биосферном уровнях. Основа устойчивости биосферы (экосферы) – разнообразие составляющих ее экосистем. Простейшие анаэробы, из которых состояли первые на Земле экосистемы, образовались из этих органических веществ и, возможно, других, синтезируемых под воздействием мощного ультрафиолетового излучения. Тогда еще не было кислорода в атмосфере и, следовательно, озонового слоя, который сейчас является преградой для этого излучения. Первыми автотрофами стали прокариоты – сине-зеленые водоросли и, возможно, цианобактерии. Затем 1,5-2 млрд. лет тому назад появились первые одноклеточные эукариоты и, в результате изначального господства r-отбора, произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей, что привело к избытку в воде кислорода и к его выделению в атмосферу. Произошел переход восстановительной атмосферы в кислородную, что способствовало развитию эукариотических организмов и появлению многоклеточных около 1,4 млрд. лет назад. В начале кембрийского периода, примерно 600 млн. лет назад, содержащие кислорода в атмосфере достигло 0,6%, а затем произошел ещё один эволюционный взрыв – появились новые формы жизни – губки, кораллы, черви, моллюски. Уже к середине палеозоя содержание кислорода впервые стало близко к совершенству, и к этому времени жизнь не только заполнила все моря, но и вышла на сушу. Растительный покров, достаточное количество кислорода и питательных веществ в дальнейшем привели к возникновению таких крупных животных, как динозавры, млекопитающие и, наконец, человек. Но, несмотря на обилие автотрофов, в конце палеозоя, примерно 300 млн. лет назад, содержание кислорода в атмосфере упало до 5% от современного уровня и повысилось содержание углекислого газа. Это привело к изменению климата, снижению интенсивности процессов размножения и, как следствие, к бурному накоплению массы отмерших органических веществ, что создало запасы ископаемого топлива (каменный уголь, нефть). Затем содержание кислорода стало снова повышаться и с середины мелового периода. Примерно 100 млн. лет назад, отношение О2/СО2 близко к совершенству, хотя и испытывало колебания в определенных пределах. Из истории развития атмосферы ясно, что человек абсолютно зависим от других организмов, населяющих среду, в которой он обитает. Только от их жизнедеятельности и от их разнообразия зависит стабильность атмосферы и, следовательно, биосферы. Групповой отбор – это естественный отбор в группах организмов, но не обязательно связанных тесными мутуалистическими связями. Это весьма сложное и во многом спорное явление. Но в первом приближении он представляет собой подобие отбора генотипов в популяции, но вымирают не отдельные генотипы, а целые популяции и, с другой стороны, получают развитие новые популяции, для которых эти условия более благоприятны. Групповой отбор тоже увеличивает разнообразие и устойчивость сообществ. Сопряженная эволюция и групповой отбор повышают биоразнообразие экосистем, устанавливают определенные взаимоотношения между ними как между наземными, так и водными, и даже между обоими типами. Все это в целом ведет к повышению устойчивости биосферы как глобальной экосистемы. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы Ноосфера (“мыслящая оболочка”, сфера разума) – высшая стадия развития биосферы. Это сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая становиться главным, определяющим фактором развития. Почему возникло понятие “ноосфера” ? Оно появилось в связи с оценкой роли человека в эволюции биосферы. Непреходящая ценность учения В. И. Вернадского о ноосфере именно в том, что он выявил геологическую роль жизни, живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы и всего разнообразия живых существ в ней. Среди этих существ он выделил человека как мощную геологическую силу. Эта сила способна оказывать влияние на ход биогеохимических и других процессов в охваченной ее воздействием среде Земли и околоземном пространстве. Вся эта среда весьма существенно изменяется человеком благодаря его труду. Он способен перестроить ее согласно своим представлениям и потребностям, изменить фактически ту биосферу, которая складывалась в течение всей геологической истории Земли. Человек, по мнению В. И. Вернадского, является частью биосферы, ее <<определенной функцией>>. Подчеркивая тесную связь человека природы, он допускал, что предпосылки возникновения человеческого разума имели место еще во времена животных, предшественников Homo sapiens, и проявление его началось много лет назад, в конец третичного периода. Но как новая геологическая сила смог проявить себя только человек. Воздействие человеческого общества как единого целого на природу по своему характеру резко отличается от воздействий других форм живого вещества. В. И. Вернадский писал: “Раньше организмы влияли на историю тех атомов, которые были нужны им для роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и создания цивилизованных форм жизни” что и изменило “вечный бег геохимических циклов”. Эти гениальные мысли В. И. Вернадского позволили ряду ученых допустить в дальнейшем и такой ход событий в эволюции биосферы, как коэволюцию между человеческим обществом и природой средой, в результате чего и возникнет ноосфера, но это будет происходить благодаря “новым формам действия живого вещества на обмен атомов живого вещества с косной материей”. Становление ноосферы, по В. И. Вернадскому, - процесс длительный, но ряд ученых полагают, что человечество уже вступило в период ноосферы, хотя многие считают, что пока об этом говорить рано, так как то, что сейчас происходит во взаимодействии человека и природы, трудно увязать с наступлением эпохи разума. Тем не менее прогресс человеческого разума и научной мысли ноосферы налицо: они уже вышли за пределы биосферы Земли, в Космос и глубины литосферы. По мнению многих ученых – ноосфера в будущем станет особой областью Солнечной системы. <<Биосфера перейдет так или иначе, рано или поздно в ноосферу… На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего>>, - утверждало В. И. Вернадский. |