Биосферный уровень. В.И.Вернадский о «живом веществе». Биосфера – «один огромный организм». Биосфера и экология

          ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТСВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»                              

Кафедра естествознания 
    

РЕФЕРАТ 

по дисциплине  "Концепции современного естествознания"  

 

Биосферный  уровень. В.И.Вернадский о «живом веществе».

Биосфера  – «один огромный организм». Биосфера и экология. 

  

 

                                                                                   Выполнил:  
 
 

                         Руководитель:

 

          
 
 
 
 

Казань – 2009

     

План 

Введение.

1. В.И. Вернадский о «живом веществе» («живой материи»).

2. Биосфера – «один огромный организм».

3. Биосфера и Экология.

Заключение.

Список литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

     Сегодня наиболее общепризнанной, особенно в  отечественной науке, является та система  взглядов на биосферу, которую создал В.И. Вернадский, и которая широко вошла в историю науки как «учение о биосфере Вернадского».

  Однако прежде, чем рассматривать концепцию Вернадского, необходимо узнать историю самого понятия и термина «биосфера».

  В буквальном переводе термин «биосфера» обозначает сферу жизни, и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 - 1914).Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

  Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли".

  Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 - 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

  Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды.

     Биосфера  является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь  выражается в круговороте энергии  и веществ при участии живых  организмов.

     Биосфера (в современном понимании) - своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

     Биосфера  охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

· Атмосфера - наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

· Гидросфера - водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

· Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических  пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний  слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.В.И. Вернадский о «живом веществе» («живой материи»). 
 

     Впервые центральную идею своего учения о биосфере – идею «живого вещества» – Вернадский высказал в 1919 г. Приняв, что «живая материя является определенным целым» и что это «целое» поддается изучению в аспекте его энергии и химического состава, Вернадский дал одно из первых своих определений живого вещества: «Под именем живого вещества я буду подразумевать всю совокупность организмов, растительных и животных, в том числе и человека». В последующих своих работах он постоянно возвращался к этому определению, дополняя и уточняя его. Главными из этих уточнений были его суждения о трансформации различных форм энергии, их роли в функционировании «живого вещества» и роли последнего в истории химических элементов на Земле.

     Как изложено ранее, знаем, что впервые  в достаточно завершенном виде Вернадский изложил положения своего учения о «живом веществе» в труде «Биосфера» (1926 г.). В нем все характеристики живого вещества были представлены как признаки организованной целостной системы – биосферы, а все явления жизни – как «части механизма биосферы», отличающиеся четкой упорядоченностью, что «основным и глубочайшим образом отражается на характере и строении живых существ». В функциональном плане живое вещество, по Вернадскому, это – то звено, которое соединяет историю химических элементов с эволюцией организмов и человека, а также с эволюцией всей биосферы.

     В чем же еще, кроме системности  и организованности, видел Вернадский отличие живого вещества от косной (неживой) материи? И какова была его  позиция в вопросе происхождения  живой материи?

     Свои  воззрения по первому вопросу Вернадский полно изложил в 1931 г. в докладе «Об условиях появления жизни на Земле», прочитанном в Ленинградском обществе естествоиспытателей. В нем он проявил себя горячим сторонником идеи теории молекулярной диссимметрии Л. Пастера. Он, как и Пастер, видел в наличии диссиметричности пространственной структуры молекул отличительный и фундаментальный признак живой материи. Вернадский не только принял это положение, но и развил его, дополнив новыми идеями, понятиями и терминами.

     Так, представив молекулярную диссимметрию как особое «свойство пространства… связанного с жизнью», Вернадский особо подчеркивал, что неотъемлемым признаком «живой диссиметрии» является преобладание одной из «сред» – левой или правой, т.е. одного из молекулярных стереоизомеров, что и характеризует «симметрию пространства, занятого живым веществом». «В соединениях, связанных с жизнью, – подчеркивал Вернадский, – преобладает или исключительно существует один антипод», а по его терминологии, «энантиоморф», т.е. молекулярный стереоизомер.

     Что же касается происхождения столь фундаментального свойства «живого вещества», то подобно Пастеру, Вернадский рассматривал его не как планетарное, а как космическое явление, «наведенное» на живую материю факторами космического порядка. Правда, в отличие от Пастера, Вернадский не касался вопроса экспериментальной реконструкции молекулярных стереоизомеров. Случайно ли это? По-видимому, нет и вот почему.

     В.И. Вернадский был сторонником идеи вечности жизни, объединяя материю  и жизнь в единое и неразрывное целое. Иными словами, он считал живое на Земле порождением только живого же, самим живым созданным. Именно поэтому он столь высоко ценил так называемый «принцип Реди», сформулированный еще в 1668 г. итальянским врачом и естествоиспытателем Ф. Реди: «все живое происходит только из живого» (от лат. omne vivum e vivo). В утверждении «принципа Реди» Вернадский превзошел даже Пастера. Последний, пытался воспроизводить молекулярную диссимметрию «непосредственных элементов жизни», т.е. живое, в лабораторных условиях.

     И здесь, как можно видеть, уже коснулись  второго вопроса: каковыми были взгляды  Вернадского относительно происхождения того «живого вещества», которое, собственно, и составляет сущность биосферы?

     Следует заметить, что воззрения Вернадского по этому вопросу были достаточно сложными, а по некоторым вопросам и противоречивыми. В чем причина этого?

     Дело  в том, что, утверждая незыблемость «принципа Реди», геолог Вернадский опирался на данные геохимической истории Земли. И это давало ему повод утверждать: «Никогда в течение геологических периодов не было и нет никаких следов абиогенеза», а «жизнь всегда была и не имела начала», поскольку «живой организм – никогда и нигде не происходил из косной материи», в связи с чем, в истории земли не было вообще геологических эпох, лишенных жизни.

     Эти основополагающие тезисы Вернадский уточнял  в последующее время (в 1940 г.) такими положениями: «1) нигде и ни в каких явлениях, происходящих или когда-либо имевших место в земной коре, не было найдено следов самозарождения жизни; 2) жизнь, какой она нам представляется в своих проявлениях и в своем количестве, существует непрерывно со времени образования самых древних геологических отложений, со времени архейской эры; 3) нет ни одного организма среди сотен тысяч различных изученных видов, генезис которого не отвечал бы принципу Реди».

  Однако воззрения В.И. Вернадского на возможность абиогенеза (зарождение живого из неживой – косной материи) не были стабильными: они эволюциировали по мере привлечения новых данных к решению проблемы.

  Выразилось это в том, что, не будучи креационистом, он, в конечном итоге, признал возможность абиогенеза, но «оставаясь на точных и бесспорных фактах», «вынес» зарождение жизни за пределы земной поверхности, придя в конечном итоге к компромиссному решению: «Принцип Реди… не указывает на невозможность абиогенеза вне биосферы или при установлении наличия в биосфере (теперь или раньше) физико-химических явлений, не принятых при научном определении этой формы организованности земной оболочки».

     Сегодня мы можем утверждать, что развитие естествознания не опровергает, а во много подтверждает идеи В.И. Вернадского. Касается это и его воззрений, противоречащих догме земного абиогенеза, т.е. так называемой «химической эволюции», столь «удачно» завершившейся зарождением жизни.

     Какими  же данными располагает современная  наука, позволяющая говорить, что  Вернадский во много был прав, во всяком случае, в той части его воззрений, которые касаются неразрывной связи геохимической истории Земли с жизнью, и если не ее вечности, то по крайней мере, неподозреваемой ранее древности биосферы «в лице» докембрийской (архейской) прокариотной жизни?

     Данные  эти, начиная с конца 1960-х гг., стали  предоставлять естествознанию две  дисциплины – геомикробиология и  палеомикробиология. Первая исследует историю метаболической деятельности древнего прокариотного мира с помощью микроскопирования шлифововых (от нем. Schliff – тонкий слой горной породы), срезов биохимической идентификации хемофоссилий (химических ископаемых), изотопного фракционирования элементов ( 12 С/ 13 С; 32 S/ 34 S). С помощью данных этой науки установлено, что закладка основных осадочных пород произошла на границе докембрия и фанерозоя, а главные факторы гипергенеза (химический состав атмосферы и органическое вещество) остаются стабильными на протяжении всей истории Земли. В пользу этих выводов приводятся факты, подтверждающие неизменность распределения в осадочных породах углерода, серы, урана, окисленного железа. А последнее оценивается как довод в пользу докембрийского появления кислорода в атмосфере, что подтверждается и широко признанным представлением о том, что уже при 1%-ном от современного содержания О 2 в атмосфере («точка Пастера») мог образоваться защитный озоновый слой – одно из условий благоденствия жизни и перехода от анаэробного образа жизни к аэробному.

     Что же касается палеомикробиологии, то она  исследует преимущественно микроскопические морфологические ископаемые – микрофоссилии, главным образом, строматолиты (морфологические  остатки древних цианобактериальных сообществ) с широким использование метода изотопного фракционного анализа. Бурно развивавшаяся в период 1960 – 80-х гг., эта наука получила данные, подтверждающие не только не подозреваемую ранее древность живого мира (микроскопические ископаемые Исуа-формации датируются по 12 С-изотопу 3,8 срд. лет, в то время как общепризнанной датой зарождения жизни все еще пока остается дата 4.2–3.8 млрд. лет), но и поразительное метаболическое разнообразие древнего прокариотного мира. А это – еще одно подтверждение необычайного научного предвидения В.И. Вернадского, который опираясь лишь на геохимические данные, неотступно пропагандировал идею древнейшего происхождения и одновременного сосуществования метаболического разнообразия первичной биосферы.