Основные положения учения В.И.Вернадского о биосфере

Идеи  русского космизма были воплощены в  учении о биосфере. Замечательный  биофизик, много лет посвятивший  изучению солнечно-земных связей, А. Л. Чижевский (1897—1964) подчеркивал еще  в 1915 г., что космический мир и  мир земной биосферы связаны воедино. «...Живая клетка представляет собой результат космического, солярного и теллурического воздействий и является тем объектом, который был создан напряжением творческих способностей всей Вселенной. И кто знает, быть может, мы, «дети Солнца», представляем собой лишь слабый отзвук тех вибраций стихийных сил космоса, которые, проходя окрест Земли, слегка коснулись ее, настроив в унисон дотоле дремавшие в ней возможности... Жизнь... в значительно большей степени есть явление космическое, чем земное. Она создана  воздействием творческой динамики космоса на инертный материал Земли. Она живет динамикой этих сил, и каждое биение органического пульса согласовано с биением космического сердца — этой грандиозной совокупности туманностей, звезд, Солнца и планет»

Таким образом, представление о биосфере, выросшее из понимания огромного значения живых организмов на Земле, вырабатывалось трудами многих поколений естествоиспытателей, в нем отражено философское осмысление бытия человека. С течением времени становилось все более ясно, что природные явления, наблюдающиеся у поверхности Земли, в непосредственном окружении человека, имеют качественное своеобразие и их взаимодействие обусловливает образование единого планетарного целого

                                                              10

— оболочки, в которой только и возможны жизнь, существование живого вещества.                                                                                                                                                              

В 1902 г. географ Д. Н. Анучин высказал мысль о том, что атмо-, гидро-, лито- и педиосфера (почвенная сфера), а также био- и антропосфера есть результат деятельности различных космических и теллурических (земных) сил. В свою очередь, как писал П. И. Броунов в «Курсе физической географии» (1917), результат взаимодействия четырех сфер (атмо-, гидро-, лито- и биосферы) — самостоятельная оболочка на планете. Выяснилось также, что в этой оболочке существуют сложные образования или тела, которые не могут быть отнесены ни к одной из сфер Земли, ни к совокупности живых организмов, а представляют собой совершенно отличные от них явления и выступают как следствие их совместного влияния (например, почва у В. В. Докучаева, эпигенема у Р. И. Аболина).

Возникла  необходимость уточнить содержание понятия «биосфера», определить ее строение и исследовать взаимодействие биосферы с окружающей планетнокосмической  средой. В первой половине XX в. В. И. Вернадский в своих трудах («История минералов  земной коры», «Биосфера», «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения») разрешил эти проблемы, разработав учение о биосфере. 

  2. Основные положения учения В.И.Вернадского о биосфере.

Учение  В.И. Вернадского о биосфере представляет собой обобщение естественнонаучных знаний, оно вобрало в себя эволюционные взгляды Ч. Дарвина, периодический закон Д.И. Менделеева, теорию единства пространства и времени А. Энштейна, идеи о неразрывной связи живой и неживой природы многих отечественных и зарубежных ученых.

                                                                11

В работах  В.И. Вернадского рассматриваются  компоненты биосферы, ее границы, функции  живого вещества, эволюция биосферы.

Ученый  впервые показал, что живая и  неживая природа Земли тесно  взаимодействуют и составляют единую систему.

Структура биосферы. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество.

Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли.

Живое вещество имеет количественные характеристики, его можно изучать, используя  математические законы.

Количество  живого вещества в биосфере (биомасса) - величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.

Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами. Кроме живого и косного веществ, в состав биосферы входят:

                                                               12

неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки);

биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы).

Границы биосферы совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа). Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, биосфера - это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом.

Для существования живых организмов необходимы следующие условия: достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа, оптимальный температурный режим, уровень радиации и др.

Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой (2-4 мм) газа озона ( ). Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Этот слой расположен на высотах 16 - 20 км.

                                                               13

Нижняя  граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом океане организмы - на глубине 10 - 11 км.

Нижняя  граница на суше связана с областями "былых биосфер" - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер  прошлых геологических эпох (накопления осадочных пород, углей, горючих  сланцев и др.). "Былые биосферы" служат доказательством длительной эволюции биосферы Земли.

Ученый  отмечал, что живое вещество распределено в биосфере неравномерно. Основная его масса сконцентрирована в  приповерхностном слое суши толщиной 50-100 м и в приповерхностной толще воды (10-20 м). Здесь находится более 90% биомассы Земли. Но и в приповерхностном слое имеются пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики, теплые моря), и менее заселенные территории (пустыни, высокогорья, арктические и антарктические области). Для остальных территорий биосферы характерно, по словам В.И. Вернадского, "разрежение живого вещества".

Тем не менее, в пределах биосферы нет абсолютно  безжизненных пространств. Даже в самых  суровых условиях обитания можно  найти бактерии и другие микроорганизмы. В.И. Вернадский высказал идею о "всюдности жизни", живое вещество способно "растекаться" по поверхности планеты; оно с огромной скоростью захватывает все незанятые участки биосферы, что обусловливает "давление жизни" на неживую природу.

Функции живого вещества. Одна из основных заслуг В.И. Вернадского состоит в том, что он впервые обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора, на то, что живое вещество выполняет в биосфере различные. Благодаря этому обеспечиваются круговорот

                                                                 14

веществ и превращение энергии и, в  итоге, целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшими функциями являются энергетическая, газовая, окислительно-восстановительная, концентрационная.

Энергетическая  функция заключается в накоплении и преобразовании растениями энергии Солнца (бактерии-хемоавтотрофы преобразуют энергию химических связей) и передаче ее по пищевым цепям: от продуцентов - к консументам и, далее, - к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, "консервируется" в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др.

В осуществлении  газовой функции ведущая роль принадлежит зеленым растениям, которые в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. В то же время, большинство живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ. Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы.

Окислительно-восстановительная функция тесно связана с энергетической. Существуют микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные соединения, получая при этом энергию для жизненных процессов. Велико их значение для образования многих полезных ископаемых. Например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию таких осадочных пород как железные руды; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы. Концентрационная функция заключается в способности живых

                                                                15

 организмов накапливать различные химические элементы. Например, осоки и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель - йод и кальций. В скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния. Осуществление данной функции способствовало образованию залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти.

Эволюция  биосферы. В.И. Вернадский в своих работах подчеркивал, что история возникновения и эволюция биосферы - это история возникновения жизни на Земле. Развитие биосферы идет вместе с эволюцией органического мира - изменяется состав ее компонентов, расширяются границы и т. д.

Живое вещество эволюционирует в сторону  усложнения уровня организации, уменьшения прямой зависимости от среды обитания, усовершенствования способов ориентации и передвижения в пространстве.

Перенеся  идеи физики о неразрывности пространства и времени на явления природы, В.И. Вернадский объяснил направленность эволюции биосферы: она ограничена пространством, что определяется телом  планеты, и направлена в сторону прогрессивного развития, так как необходимо приобрести свойства, которые позволят это ограниченное пространство использовать по возможности максимально.

Особое  внимание в своих трудах ученый уделял возрастающему влиянию человека на ход эволюции биосферы. Вернадский подчеркивал, что человек разумный - невиданная по своим масштабам геохимическая сила, которая увеличивает свое влияние по мере развития научной мысли. Еще в 20-х годах прошлого века ученый сумел предугадать многие тенденции воздействия человека на природу. 

                                                             16

Заключение

В заключении мне хотелось бы проанализировать выводы из учения о биосфере:

1) первым  выводом из данного учения  является принцип целостности  биосферы. Здесь можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе, как о едином целом в механизме биосферы. Строение Земли, по Вернадскому, есть согласованный в своих частях механизм. Узкие пределы существования жизни — физические постоянные, уровни радиации и т.п. — подтверждают это. Как будто кто-то создал такую среду, чтобы жизнь стала возможна.

2) с  принципом целостности биосферы  и неразрывной связи в ней  живых и косных компонентов  связан и принцип гармонии  биосферы и её организованности. В биосфере, по Вернадскому, «всё  учитывается и всё приспосабливается с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии».