Вернадский. Учение В. И. Вернадского о биосфере. В. И. Вернадский о биосфере и живом веществе
 Скачать 127.5 Kb.
|
|
Содержание
Введение учение Вернадский биосфера Долгое время человек воздействовал на окружающую среду, занимаясь животноводством, охотой, сельским хозяйством, строительством ирригационных сооружений, вырубкой лесов и т. Д. Долгое время возможности человека были ограничены, и в целом это несколько изменило природные ландшафты. . Однако со временем население планеты росло, человек был вооружен мощными технологиями, его влияние на природу росло и в последние десятилетия достигло небывалых размеров. Актуальность темы исследования обусловлена нарастанием негативных последствий воздействия научно-технического прогресса на природную среду, обострением экологической ситуации на планете, угрожающей дальнейшему существованию всего живого на Земле. Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете оказались настолько велики, что уже в первой половине ХХ века возникло новое фундаментальное научное направление в естествознании - учение о биосфере. Структурными единицами биосферы являются биогеоценозы, а основным компонентом является живое вещество. Живое вещество - это совокупность организмов, которые участвуют в геохимических процессах и различаются по массе, химическому составу и энергии. Именно живая материя является носителем и творцом свободной энергии. Одним из важнейших событий в истории естествознания ХХ века стала разработка В. И. Вернадским учения о биосфере и ноосфере как сфере разума, высшей ступени развития биосферы в результате деятельности человека. деятельность. Хотя понятие «биосфера», то есть сфера жизни, было введено в биологию Дж. Ламарком, а в геологию Э. Зюссом в 19 веке, только в лекциях В. И. Вернадского, прочитанных в Сорбоннском университете. в 1922-1923 гг. и издана в Ленинграде в 1926 г. Его книга «Биосфера» содержала изложение основных принципов и концепций этой теории. В результате его работы теория биосферы сформировалась как новое научное направление. Цель данной работы - раскрыть роль учения Вернадского о биосфере в современных условиях. Эта цель потребовала решения следующих задач: 1. Изучить анализ учения В.И. Вернадский о биосфере; 2. Исследовать процесса освоения жизни планеты; 3. Охарактеризовать положения теории эволюции в свете учения Вернадского. 1. В.И. Вернадский о биосфере и “живом веществе” В буквальном переводе термин «биосфера» означает сферу жизни, и в этом смысле он был впервые введен в науку в 1875 году австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 - 1914). [1] Изначально все эти термины означали лишь совокупность живых организмов, населяющих нашу планету, хотя иногда указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом внимание скорее обращалось на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Первым биологом, ясно указавшим на огромную роль живых организмов в формировании земной коры, был Ж. Б. Ламарк (1744-1829). Он подчеркнул, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, образовались в результате деятельности живых организмов. Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Фефером (1845-1920) трех способов питания живых организмов: 1. автотрофный - построение тела за счет использования веществ неорганической природы; 2. гетеротрофный - строение тела за счет использования низкомолекулярных органических соединений; 3. микотрофный - смешанный тип строения тела (автотрофный - гетеротрофный). Биосфера (в современном понимании) - это своего рода земная кора, содержащая весь набор живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в постоянном обмене с этими организмами. Биосфера включает нижнюю атмосферу, гидросферу и верхнюю литосферу. Учение Вернадского о биосфере - это целостное фундаментальное учение, органически связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, что означает принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем. В И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и тесно связаны с ней материально и энергетически, являются огромной геологической силой, которая ее определяет. [2] В.И. Вернадский предполагает, что у живого вещества также может быть свой собственный процесс эволюции, который проявляется в изменении с течением геологического времени, независимо от изменения окружающей среды. Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых типов организмов, затрагивает всю биосферу в целом, включая естественные биогенные тела, например почвы, грунтовые и подземные воды и т. д. Работы В.И. Вернадского не только внесли огромный вклад в развитие многих отраслей естествознания, но и в корне изменили научное мировоззрение ХХ века, определили место человека и его научное мышление в эволюции биосферы, позволили по-новому взглянуть на природу, которая нас окружает как среду обитания человека, поставило множество насущных проблем и наметило пути их решения в будущем. Одно из величайших достижений естествознания ХХ века. - Учение Вернадского о биосфере, сфере жизни, объединяющей живые организмы (живую материю) и инертную материю в едином взаимодействии. Первым эту тему развил профессор Вернадского В.В. Докучаев. Он также обратил внимание на единство материальной и духовной культуры людей с окружающей природной средой. Но если Докучаева в первую очередь интересовали практические аспекты этой проблемы, то Вернадский пытался создать теоретически гармоничную концепцию перехода от биосферы к ноосфере в результате разумных преобразований человека - на основе науки - среды обитания. В основе этой концепции лежит концепция живой материи В.И. Вернадский определяет его как собрание живых организмов. Помимо растений и животных, Вернадский также включает человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от влияния других живых существ, во-первых, по своей интенсивности, которая увеличивается с геологическим временем; во-вторых, благодаря влиянию человеческой деятельности на остальную живую материю. Это воздействие в первую очередь влияет на создание множества новых видов культурных растений и домашних животных. Эти виды не существовали раньше, и без помощи человека они умирают или превращаются в дикие расы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного и культурного человека как работу единого целого. По мнению И.В. Вернадского, в прошлом упустили из виду два важных фактора, характеризующих живые тела и продукты их жизнедеятельности: • открытие Пастера о преобладании оптически активных соединений, связанных с симметрией пространственной структуры молекул, как отличительной чертой живых организмов; • явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику биосферы и их влияние на неодушевленные тела. Действительно, биосфера включает не только живое вещество, но и различные неодушевленные тела, о которых В.И. Вернадский называет инертными (атмосфера, горные породы, минералы и т. д.), А также биоинертными телами, образованными из разнородных живых и инертных тел (почва, поверхностные воды и т. д.). Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, оно играет важную роль в геологических процессах, связанных с изменением внешнего вида нашей планеты. Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Неслучайно В.И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и тесно связаны с ней материально и энергетически, являются огромной геологической силой, которая ее определяет. Решающее различие между живым веществом и инертным веществом заключается в следующем: • изменения и процессы в живом веществе происходят намного быстрее, чем в инертных телах. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического времени, а в инертных телах - геологического времени. Для сравнения отметим, что секунда геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет исторического времени; • с течением геологического времени сила живого вещества и его влияние на инертное вещество биосферы возрастают. В.И. Вернадский, проявляется, прежде всего «в непрерывном биогенном потоке атомов из живой материи в инертную материю биосферы и обратно»; • только живое вещество в организме претерпевает качественные изменения в течение геологического времени. Процесс и механизмы этих изменений были впервые объяснены Чарльзом Дарвином (1859 г.) в теории происхождения видов путем естественного отбора; • живые организмы изменяются и приспосабливаются к изменениям в окружающей среде, и, согласно теории Дарвина, именно постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции. В. И. Вернадский указывает, что живое вещество может иметь собственный эволюционный процесс, который проявляется в изменении с течением геологического времени, независимо от изменения окружающей среды. [3, с. 15] В подтверждение своей идеи он ссылается на непрерывный рост центральной нервной системы животных и ее значение в биосфере, а также на особую организацию самой биосферы. По его мнению, эта организация может быть выражена в упрощенной модели в виде таким образом, что ни одна из точек биосферы «не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, что и раньше». Говоря современным языком, это явление можно описать как необратимость изменений, присущих каждому процессу эволюции и развития. Непрерывный эволюционный процесс, сопровождающийся появлением новых видов организмов, затрагивает всю биосферу в целом, включая естественные биоинертные тела, например почвы, грунтовые и подземные воды и т. д. Это подтверждается тем фактом, что почвы и реки девона совершенно другие, чем третичные и тем более нашего времени. Таким образом, эволюция видов постепенно распространяется на всю биосферу. Поскольку эволюция и появление новых видов предполагают существование отдельного начала, естественно возникает вопрос: есть ли у жизни такое начало? Если да, то где его искать - на Земле или в космосе? Могут ли живые существа возникнуть из неживых существ? На протяжении веков над этими вопросами размышляли многие религиозные лидеры, художники, философы и ученые. В. И. Вернадский подробно рассматривает наиболее интересные точки зрения выдающихся мыслителей разных эпох и приходит к выводу, что убедительного ответа на эти вопросы до сих пор нет. Как ученый, он сам изначально придерживался эмпирического подхода к решению этих проблем, когда утверждал, что многочисленные попытки обнаружить следы присутствия каких-либо переходных форм жизни в древних геологических пластах Земли оказались безуспешными. [4, с. 48] Во всяком случае, некоторые останки жизни были найдены даже в докембрийских слоях, возраст которых составляет 600 миллионов лет. Эти отрицательные результаты, по мнению В. И. Вернадского, позволяют указать на то, что жизнь как материя и энергия существует во Вселенной вечно и поэтому не имеет начала. Но такое предположение - не что иное, как эмпирическое обобщение, основанное на том факте, что никаких следов живого вещества в слоях земли еще не обнаружено. Чтобы стать научной гипотезой, она должна быть совместима с другими результатами научного знания, включая более широкие научные и философские концепции. В любом случае нельзя игнорировать взгляды тех естествоиспытателей и философов, которые отстаивали тезис о происхождении живой материи из неодушевленной материи и которые теперь даже выдвигают достаточно обоснованные гипотезы и модели происхождения жизни. Предположения об абиогенном или неорганическом происхождении жизни неоднократно высказывались в древности, например, Аристотелем, который допускал возможность возникновения малых организмов из неорганической материи. С появлением экспериментального естествознания и появлением таких наук, как геология, палеонтология и биология, эта точка зрения подверглась критике как не подтвержденная эмпирическими фактами. Еще во второй половине 17 века широкое распространение получил принцип, провозглашенный известным флорентийским врачом и естествоиспытателем Ф. Реди, согласно которому все живое возникает из живых существ. Утверждению этого принципа способствовали исследования известного английского физиолога Уильяма Гарвея (1578–1657), который считал, что каждое животное происходит из яйца, хотя допускал возможность возникновения жизни абиогенным путем. Позже, когда физико-химические методы проникли в биологические исследования, высказывались все более настойчивые гипотезы об абиогенном происхождении жизни. Мы уже говорили о химической эволюции как о предпосылке развития пребиотической стадии в развитии жизни. С такими результатами не мог не считаться В.И. Вернадский и, следовательно, его взгляды на эти вопросы не остались неизменными, но, опираясь на точно установленные факты, он не допустил ни божественного вмешательства, ни земного происхождения жизни. Он перенес появление жизни за пределы Земли, а также допустил возможность ее появления в биосфере при определенных условиях. Он писал: «Принцип Реде ... не указывает на невозможность абиогенеза вне биосферы или на установление присутствия в биосфере физико-химических явлений, не принятых в научном определении этой формы организации земной оболочки». Несмотря на некоторые противоречия, учение Вернадского о биосфере представляет собой новый важный шаг в понимании не только живой природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью человечества. Он также отметил, что биологические циклы играют особую роль в биосфере, где важнейшим процессом является фотосинтез, осуществляемый растительностью планеты, который затрагивает все компоненты природного комплекса биосферы - атмосферу, гидросферу, почву, фауну. Роль растений в жизни человеческого общества велика. Они создают необходимую среду для существования и снабжают ее различными веществами. Затем передача материи и энергии осуществляется через пищевые цепи. Разрабатывая теорию биосферы, Вернадский пришел к следующим выводам: «Биогенная миграция химических элементов в биосфере имеет тенденцию к максимальному проявлению». Интегрируя неорганическую материю в «водоворот жизни», в биологический цикл, жизнь может проникать в ранее недоступные области планеты и усиливать свою геологическую активность. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, в основе которой лежит взаимодействие живых существ и костного материала. Он писал: «Живые организмы являются функцией биосферы и материально и энергетически тесно связаны с ней, они представляют собой огромную геологическую силу, которая их определяет». В биосфере виды и роды растительных и животных организмов взаимосвязаны, средняя продолжительность жизни является производным отбором, который оптимально гарантирует выживание и компенсирует потомство. Количество поглощенной энергии, требуемой у автотрофных и гетеротрофных организмов, ограничено этой базовой моделью эволюционного процесса. «... В земной коре в результате жизни и всех ее проявлений происходит увеличение реальной энергии» (В. И. Вернадский). [2] «... Это увеличение активной энергии отражается, по крайней мере, в увеличении сознания и в росте влияния в биосфере на геохимические процессы единого комплекса жизни. Это существо, медленно идущее в геологическом времени, а такая геологическая сила, как цивилизованное человечество, характерное для нашей психозойской эры, ясно показывает это »(В. И. Вернадский). «... Организмы представляют собой живую материю, то есть совокупность всех живых организмов, существующих в настоящее время, выраженную численно в элементарном химическом составе, в массе, энергии. Она связана с окружающей средой посредством биогенного потока атомов: ее дыхания, питания и репродукция » (В.И. Вернадский). Важнейшей особенностью биосферы является биогенная миграция атомов химических элементов, вызванная лучистой энергией Солнца и проявляющаяся в процессе обмена веществ, роста и размножения организмов. Эта биогенная миграция атомов подвержена двум биогеохимическим процессам: 1. Стремится к максимальному проявлению: возникает «вездесущность» жизни. 2. Приводит к выживанию организмов, которые увеличивают биогенную миграцию атомов. «Эволюция видов, приводящая к образованию устойчивых форм в биосфере, должна идти в направлении, усиливающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере» (В.И. Вернадский). Этот биохимический принцип Вернадского утверждает высокую приспособляемость живого вещества, пластичность и изменчивость во времени. В своих исследованиях Вернадский не ограничился общим описанием биосферы и выяснением ее общих закономерностей. Проведя подробные исследования и выразив активность живого существа в формулах и числах, а также проследив судьбу определенных химических элементов в биосфере, например, общую массу живого вещества на Земле он рассчитал в 1927 году, он представили приблизительную стоимость порядка 10 г, или 10 т. Вернадский писал: «Живое вещество по массе составляет незначительную часть планеты. По-видимому, это наблюдается в течение всего геологического времени, то есть геологически вечного. Оно сосредоточено в тонкой более или менее сплошной пленке на земной поверхности в тропосфера - поля и леса - и весь океан. Его количество исчисляется в долях, не превышающих десятых долей процента от веса биосферы, порядка 0,25%. На суше он уходит большими скоплениями на глубину в среднем, вероятно, менее 3 км. Он не существует вне биосферы ». Однако это значение оказалось завышенным. С тех пор несколько исследователей произвели свои оценки биомассы на Земле, которые привели к различным значениям. Научное и практическое значение Вернадского как создателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые глубоко обосновал единство человека и биосферы. Вернадский считал биосферу одной из геосфер, геологической оболочкой, а не, как это упрощают некоторые даже именитые ученые, а живой пленкой планеты, то есть скоплением живых организмов, «свободных» от прошлого и физическая среда. Важно понять и представить неразрывное сопряжение живой материи, как выразился Вернадский, со всеми материальными структурами Земли. Твердая оболочка планеты теперь и всегда ассоциировалась с биосферой. Его разделение на несколько биосфер совершенно неверно, оно всегда было единым, потому что биосферный процесс на Земле никогда не прерывался. Нельзя отклоняться от геологического понимания биосферы и, следовательно, от геологического смысла человеческого разума. Это совершенно новое понимание господствующей планетарной роли человечества. 2. Границы биосферы Биосфера не имеет горизонтальных границ, и мы должны говорить только о ее вертикальном измерении. Верхний предел распространения жизни в атмосфере определяется, скорее всего, не столько низкими температурами, сколько разрушительным действием солнечной радиации. Таким образом, цветение и пыльца голосеменных растений, споры грибов, мхи, папоротники и лишайники, бактерии и простейшие находятся в воздухе постоянно или в сезонном ритме. Помимо пыльцы и спор, микроорганизмы были обнаружены на суше и в акваториях в дожде, снеге, облаках и тумане. Вся воздушная среда представляет собой взвесь жизнеспособной пыльцы, спор и микроорганизмов, содержание которых уменьшается с высотой. Интенсивность излучения космических лучей на высоте 9 км в десятки раз выше, чем на уровне моря, а на высотах от 15 до 18 км возрастает в сотни раз. Высокогорное распространение микроорганизмов в основном ограничивается потоком резкого ультрафиолетового излучения Солнца, которое убивает все живые существа. Можно утверждать, что вся тропосфера, высота которой составляет 8-10 км на полярных широтах и 16-18 км на экваторе, более или менее населена живыми организмами, которые находятся в ней временно или постоянно. Уже в тропопаузе резко меняются физические и температурные характеристики биосферы, в частности прекращается интенсивное турбулентное перемешивание воздушных масс. Стратосфера, расположенная выше тропопаузы, вряд ли пригодна для существования микроорганизмов. Верхняя граница биосферы, или области существования жизни, довольно отчетливо видна в тропопаузе. Однако верхний предел интродукции спор и микроорганизмов, определяющий «поле устойчивости жизни» (живые организмы существуют, но не размножаются), возможен вплоть до верхней границы стратосферы. [4, с. 48] Поэтому ареал распространения живых организмов ограничен в основном тропосферой. Например, верхняя граница полета орлов находится на высоте 7 км; растения в горных системах и насекомые в воздухе не распространены дальше 6 км; верхний предел постоянного проживания человека - 5 км, посевных площадей - 4,5 км, леса в горных системах тропиков вырастают не более чем на 4 км. Тропосфера - это воздушная среда, в которой осуществляется только движение организмов, часто с помощью специально приспособленных для этого органов. Верхние слои тропосферы и стратосферы, в которые могут быть занесены микроорганизмы, а также самые холодные и самые теплые регионы земного шара, где организмы могут существовать только в состоянии покоя, называются парабосферой. Вся биосфера включает гидросферу - озера, реки, моря и океаны. В морях и океанах наибольшая концентрация жизни сосредоточена в эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет. Обычно его глубина не превышает 200 м в морях и континентальных пресноводных бассейнах. Именно в фотосинтезе при фотосинтезе концентрируются все фотосинтезирующие организмы и образуются первичные биологические продукты. Афотическая зона (меланобиосфера), начинающаяся на глубине 200 м, характеризуется темнотой и отсутствием фотосинтезирующих растений. Это водная среда обитания активно перемещающихся животных. В то же время мертвые растения, экскременты и трупы животных непрерывным потоком поднимаются через него на дно морей и океанов. До сих пор нет четкого представления о нижней, литосферной границе биосферы. В большинстве работ, посвященных биосфере, указано, что ее нижняя граница по континентам в среднем составляет 2–3 км. Здесь при низких условиях температуры и давления по сравнению с более глубокими слоями, но с участием живых организмов (микроорганизмов) и воды миграция химических элементов прекращается. Микробиологические исследования показывают, что микроорганизмы также присутствуют в пластовых водах, окружающих нефть, даже если сама нефть стерильна. Под океанами литосферная граница биосферы, вероятно, находится на 0,5–1,0 км и, возможно, на 3,0 км ниже уровня земли. Однако существует более обоснованное предположение, что только слой донных отложений мощностью 200-250 м может быть заселен микроорганизмами. Достоверно доказано, что микрофлора обитает в донных отложениях толщиной от 5 см (Черное море) до 10-12 м (Тихий и Индийский океан) и 114 м (Каспийское море). Несмотря на интенсивное бурение, достоверных сведений о более глубоком проникновении жизни в литосферу нет. Определить точную массу и объем биосферы очень сложно, поскольку точное расположение ее вертикальных границ неизвестно. Мы можем говорить только о примерных значениях этих свойств. Масса всей биосферы (атмосфера + гидросфера + литосфера в границах биосферы) составляет 3 • 109 миллиардов тонн или 0,05% массы Земли, а объем составляет 10 миллиардов км3 или 0,4% объема Земли. Ниже литосферной границы биосферы лежит «область бывших биосфер», под которой В. И. Вернадский понимал оболочку Земли, которая в геологическом прошлом подвергалась влиянию жизни. Ученый отметил, что земная кора толщиной в несколько десятков километров, с осадочными породами и гранитной оболочкой когда-то находилась на поверхности планеты и была частью биосферы. Уголь, нефть, мрамор, доломит, известняк, мел, железная руда и другие породы осадочного происхождения являются свидетелями существования жизни в «биосферах прошлого». Некоторые ученые (В.А. Ковда, А.Н. Тюрюканов) включают в биосферу не только область жизни, но и другие структуры Земли, генетически связанные с другим веществом, то есть «бывшие биосферы», ныне лишенные жизни. Такую многослойную оболочку Земли, образовавшуюся в результате деятельности живого вещества, предполагалось назвать мегабиосферой (от греч. mega - большой). Мегабиосфера включает: а) апобиосфера - верхняя часть земной атмосферы над распределением жизненных форм в состоянии плавающего оживления; б) парабиосфера; в) биосфера; г) метабиосфера, соответствующая «области бывшей биосферы» В. И. Вернадского. В современном понимании географов термин «биосфера» отражает лишь определенный биоцентрический взгляд на географическую оболочку, которая является единственной геосистемой на планетарном уровне Земли. 3. Живое и косное вещество по Вернадскому Одним из величайших достижений естествознания ХХ века является учение Вернадского о биосфере, среде обитания, объединяющей живые организмы (живую материю) и косую материю в едином взаимодействии. По мнению ученого, вещество биосферы сложное и состоит из нескольких компонентов. Среди них ученый выделяет следующие: 1) все живые организмы - живое вещество; 2) вещество, созданное и преобразованное живыми организмами - биогенное вещество (уголь, битум, известняк, нефть и др.); 3) инертное вещество, образованное процессами, в которых живое вещество не участвует (твердое, жидкое, газообразное и т. д.); 4) биоинертное вещество, созданное одновременно живыми организмами и инертными процессами, представляющее собой динамическое равновесие системы двух (практически вся вода, нефть, почва, кора биосферы, погодные условия и т. Д.). Организации играют ведущую роль; 5) вещество, находящееся в процессе радиоактивного разложения; 6) постоянно рассеянные атомы, созданные из различных веществ на Земле под воздействием космического излучения, постоянно стекающего в космос вблизи Земли. Его физический состав требует дальнейших исследований; 7) вещество космического происхождения, содержащее отдельные атомы и молекулы, которые попадают в ионосферу из электромагнитного поля Солнца, проникая в космическое пространство. В. И. Вернадский вводит понятие живой материи, подчеркивая ее натуралистическое положение по отношению к объективным реалиям науки. И это первый факт - это живой организм - неотъемлемая часть земной коры, которая ее преображает. Второй же объективный факт, резкая разница между живым и неживым, заключается в отсутствии переходов между ними. Живое вещество представляет собой совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах и соответственно различающихся по массе, химическому составу и энергии. В данном случае его могут изучать научные методы естествознания. Однако В. И. Вернадский на основе столь особого изучения жизни создал уникальное учение о биосфере. И он знал о новизне и важности своих результатов. [1] Под косной материей В.И. Вернадский понимал что эти вещества биосферы, в не участвуют в создании живых организмов. Это, например, газы, выделяемые гейзерами, твердые вещества и водяные пары. Раскрывая смысл понятий живое и косное вещество, Вернадский формулирует две аксиомы: 1) Организмы удаляют из окружающей среды все химические элементы, составляющие их тела, и возвращают их в ту же среду после смерти или после жизни. 2) Без небесных фонарей, тем более без Солнца, на Земле не может быть жизни. Вернадский олицетворяет взаимодействие жизни и инертной материи, состоящее из непрерывного цикла химических элементов. Этот биогенный атомный ток вызывается живым веществом и выражается в дыхании, питании, воспроизводстве, которое никогда не прекращается. Живые существа экономят часть солнечной энергии, которая достигает поверхности планеты. Наземные растения поглощают солнечные лучи, в процессе фотосинтеза преобразуют лучистую энергию в энергию для синтеза сложных органических соединений. Для Вернадского живые организмы предстали в новом свете - как особая геохимическая сила. В основе концепции лежит концепция живой материи, которую В.И.Вернадский определил как совокупность живых организмов. Помимо растений и животных В. И. Вернадский отмечает, что влияние на геохимические процессы включает человечество, которое отличается от влияния других живых существ, с одной стороны, интенсивностью, возрастающей с течением геологического времени; во-вторых, влияние человеческой деятельности на остальную живую материю. Этот эффект в основном влияет на создание большого количества вновь культивируемых домашних растений и видов животных. Таких видов раньше не было, и без помощи человека они либо умирают, либо превращаются в дикие расы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимические исследования живого вещества как продукт единого целого, в неразрывной связи между царством животных, растений и культур. По мнению В. Вернадский в прошлом не обращал внимания на два важных фактора, которые характеризуют живые тела и продукты их жизнедеятельности: открытие Пастера, что оптически активные соединения, связанные с асимметрией пространственной структуры молекул, доминируют как отличительный признак живых организмов. ; вклад живых организмов в энергию биосферы и их влияние на неодушевленные тела.[1] Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Поэтому не случайно В. И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и тесно связаны с ней материально и энергетически, что является огромной геологической силой, которая ее определяет. Решающее различие между живой материей и неживой материей заключается в следующем: 1. Изменения и процессы в живом веществе происходят намного быстрее, чем в инертных телах. Поэтому историческая концепция используется для характеристики изменений в живом веществе, а геологическое время используется в инертных телах; 2. В геологические времена сила живого вещества и его влияние на инертное вещество в биосфере возрастают. Этот эффект, как отмечал В. И. Вернадский, проявляется прежде всего «в непрерывном биогенном атомном токе от живого вещества к инертному в биосфере и в обратном направлении»; 3. Качественные изменения в организмах происходят только в живом веществе в геологическое время. Процесс и механизмы этих изменений впервые были объяснены Дарвином (1859 г.) в теории происхождения видов путем естественного отбора; 4. Живые организмы изменяются в соответствии с изменениями в окружающей среде, приспосабливаются к ней, и, согласно теории Дарвина, такие изменения постепенно накапливаются как источник эволюции. 4. Основные направления эволюции биосферы Современная наука считает, что около 1 миллиарда лет назад все живые существа были разделены на растения и животных. Различия между ними можно разделить на три группы: 1) строение клеток и их способность к росту; 2) через пищу; 3) в зависимости от движения. Клетки животных имеют центриоли, но не имеют хлорофилла и клеточных стенок, которые препятствовали бы изменению формы. Большинство растений получают необходимые для жизни вещества за счет поглощения минеральных соединений. Животные питаются готовыми органическими соединениями, которые растения создают в процессе фотосинтеза. Классификация растений и животных основана на их отличительных характеристиках. Вид был признан основной структурной единицей, а верхние уровни состояли из рода, отряда и класса. На Земле насчитывается 500 000 видов растений и 1,5 миллиона видов животных, в том числе 700 000 позвоночных, 16 000 птиц и 12 540 млекопитающих. Подобная систематизация различных форм жизни создает предпосылки для изучения живого вещества в целом, которое впервые осуществил выдающийся русский ученый Владимир Иванович Вернадский в своей теории биосферы. [3] Основные выводы учения Вернадского о биосфере таковы: 1. Принцип целостности утверждает, что биосфера, жизнь в целом, существует. Жизнь - необходимая и естественная часть космического механизма гармонии. 2. Принцип гармонии в биосфере заключается в ее организации, гармонии и связи с разделением компонентов жизни и энергии. 3. Принцип важности роли жизни в эволюции Земли гласит, что никакая химическая сила на поверхности земли не является более непрерывной и мощной, чем конечный результат всего организма. Внешний вид Земли как небесного тела на самом деле сформирован жизнью. 4. Основная роль биосферы - преобразование солнечной энергии в эффективную энергию на Земле. Космическая энергия вызывает развитие жизни, которое достигается путем воспроизводства. 5. Принцип инерции - это распространение жизни по земной поверхности в результате проявления геохимической энергии. Мелкие организмы размножаются намного быстрее, чем крупные. 6. Закон экономики, использующий простые химические тела через живую материю, гласит, что когда элемент входит в тело, он проходит через длинную серию состояний, и в то же время в тело входит только необходимое количество элементов. 7. Пределы жизни определяются физико-химическими свойствами соединений, составляющих тело, и их неуязвимостью в определенных условиях окружающей среды. Максимальный ареал жизни определяется выживаемостью организмов. Верхний предел жизни заключается в энергии излучения, существование которой исключает жизнь и от которой защищает озоновый экран. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Например, диапазон температур срока службы 430 ° C (от -250 ° C до + 180 ° C) является ограничением диапазона нагрева. Биосфера, по мнению В.И. Вернадский - организованная, специфическая земная кора, связанная с жизнью. Ограничения биосферы прежде всего связаны со сферой существования жизни. Биосфера - это не только один из существующих слоев Земли, таких как литосфера, гидросфера или атмосфера. Основное отличие биосферы в том, что это организованная оболочка. Жить надо организовывать, - отмечал В.И. Вернадского, и в этом суть концепции биосферы как организованной формы Земли. [3] По мнению В. Вернадского, вещество биосферы разное по своему физико-химическому составу: 1) живое вещество - совокупность живых организмов; 2) биогенное вещество - непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косвенное вещество биосферы и наоборот; 3) инертное вещество (атмосфера, газ, горные породы и т. Д.); 4) биоинертное вещество, например почва, ил, поверхностные воды, сама биосфера или сложные и регулярные инертно-живые структуры; 5) радиоактивное вещество; 6) рассеянные атомы; 7) вещество космического происхождения. Таким образом, все биологические компоненты экосистемы делятся на три основные группы: продуценты (зеленые растения и организмы, способные использовать химическую энергию - хемосинтетики); консументы (трофических уровней может быть несколько); редуценты (организмы, которые трансформируют, минерализуют и, таким образом, замыкают биологический цикл). Все живые организмы образуют гигантский жизненный цикл биосферы, используя один или несколько из них. Этот круговорот не полностью замкнут: помимо энергоснабжения у него есть выход - часть органического вещества, которое после разложения микроорганизмами умирает - минерализаторы могут попадать в водные растворы и оседать в виде осадочных пород, а другие часть в виде угля, торфа, сапропеля и др. и т.п. В связи с этим можно выделить три фазы эволюции биосферы: Первый этап - возникновение биотического цикла, который предполагает формирование биосферы. Второй этап - усложнение жизни на планете из-за образования многоклеточных организмов. Третий этап - формирование человеческого общества, которое своей экономической и экономической деятельностью оказывает большое влияние на эволюцию биосферы (ноосферы). Попытки определить основные этапы эволюции биосферы примечательны тем, что ставят эту проблему как одну из актуальных задач современной теории эволюции. Заключение На сегодняшний день деятельность человека достигла глобального масштаба воздействия на биосферу, изменив круговорот веществ, изменив водный баланс планеты, оказав сильное влияние на почвы, растительность и фауну. Антропогенная деятельность создала новые токсичные источники загрязнения биосферы, которые в конечном итоге могут угрожать самому существованию человека. Отношения между человеком и природой сложны и требуют тщательного и полного изучения. Успех человечества в потреблении природных ресурсов зависит от знания законов природы и их умелого использования. Человечество как часть природы может существовать только в постоянном взаимодействии с ней, получая все необходимое для жизни. Для своего дальнейшего существования человечество должно заботиться об охране окружающей среды. А это требует обширных знаний в области экологии и их широкого применения во всех сферах своей деятельности. Также следует сказать о важности таких проблем, как укрепление здоровья человека, а также борьба с хроническими заболеваниями, патологическим старением, освоение новых экстремальных регионов планеты и космоса, улучшение условий существования человека в земных условиях. В настоящее время актуальны проблемы пресной воды, чистого воздуха, зеленого покрова планеты, загрязнения окружающей среды, приближения к критическим пределам использования невостребованных минеральных и энергетических ресурсов. Вернадский всегда реалистично оценивал значение научных открытий, их возможные последствия для человечества и всю жизнь придерживался высоких эстетических принципов гражданина-ученого. Такое отношение к научным изысканиям, открытиям проявляется во всем. Прекрасным примером этого является проницательное предупреждение ученого о последствиях открытия атомной энергии и его беспокойство о том, кто будет хранить ее и каким целям она будет служить в будущем - целям добра и зла. Многое из того, что написал Вернадский, сегодня становится достоянием. Его мысли о целостности, неделимости цивилизации, о единстве биосферы и человека современны и понятны. Переломный момент в истории человечества, как сегодня говорят ученые, политики и рекламодатели, увидел Вернадский. Вернадский видел неизбежность ноосферы, подготовленной как эволюцией биосферы, так и историческим развитием человечества. В заключение можно сделать следующие выводы: 1. Биосфера для Вернадского - фундаментальное понятие. Изучая биосферу, он показал ее связь с геологическими процессами на Земле. 2. Освоение новых условий жизни расширяет биотический цикл, превращая его в спираль. Но спиральный ход развития живых существ не исчерпывает основных характеристик развития. Самоорганизация живых существ имеет свои ограничения на ресурсы планеты. Он видит единство эволюции и истории в том, что жизнь, как и человечество, является планетарным явлением. 3. Вернадский предпринял попытку не только оправдать, но и предсказать историю человечества как естественный процесс. Проблема объективации знания приобретает новый характер. Историческое понимание объективации связано не с гносеологическим противопоставлением субъекта и объекта познания, а с выявлением их единства в действии. Для людей способы обращения с объектами объективированы. Признаки опосредованного отношения человека к объекту действия выражаются как представление в действиях человека природы самого объекта. Вернадский считает, что новая форма энергии, связанная с жизнедеятельностью человеческих обществ, которую можно назвать культурной биогеохимической энергией, создает ноосферу. Список используемой литературы Вернадский В.И. О коренном материально-энергетическом отличии живых и косных тел биосферы. // Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков./Сост. Г.П.Аксенов. - М.: Современник, 2015. Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. // Вернадский В.И. Начало и вечность жизни./Сост., вступ. ст., коммент. М.С.Бастраковой, И.И.Мочалова, В.С.Неаполитанской. - М.: Сов. Россия, 1989.- с.15 Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология для студентов вузов. Ростов-на-Дону, «Феникс» - 2016 г. – с.48 Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания: Учебник. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2017. — 540 с. |