Учение академика В.И. Вернадского о биосфере
Учение о Биосфере
В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка –биосфера
(греч. Bios) «жизнь».
Термин «биосфера» был предложен и введен в геологию австрийским ученым и палеонтологом Э. Зюссом (1875 г.). Хотя ранее Ж.Б. Ламарк в биологии говорил о специфической оболочке, населенной живыми организмами – «области жизни». Современное учение о биосфере разработал академик Вернадский В.И.
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.
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.
Учение академика В.И. Вернадского о биосфере
Одним из выдающихся естествоиспытателей, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский (1864-1945). Он является основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере.
В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал книгу «Биосфера», состоящую из двух очерков: «Биосфера и космос» и «Область жизни», которая ознаменовала собой рождение новой науки о природе и взаимосвязи с ней человека. Биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты: «Биосфера — организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью
Позднее эти же идеи были развиты в большой монографии «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения», которая, к сожалению, была опубликована только через 20 лет после его смерти.
Исследования В.И. Вернадского привели к осознанию роли жизни и живого вещества в геологических процессах. Облик Земли, ее атмосфера, осадочные породы, ландшафты — все это результат жизнедеятельности живых организмов.
Особую роль в становлении лика нашей планеты Вернадский отводил человеку. Он представил деятельность человечества как стихийный природный процесс, истоки которого теряются в глубинах истории.
Будучи выдающимся теоретиком, В.И. Вернадский стоял у истоков таких новых и общепризнанных ныне наук, как радиогеология, биогеохимия, учение о биосфере и ноосфере, науковедение.
Эволюция биосферы
Важнейшей частью учения Вернадского о биосфере является его представление о возникновении и развитии биосферы. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции, в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов.
Основные этапы эволюции биосферыкак глобальной среды жизни на Земле целесообразно рассмотреть с точки зрения закономерности и последовательности формирования основных сред жизни.
Возраст Земли составляет ~ 4,6–4,7 млрд. лет. В атмосфере древней Земли гремели грозы, ее пронизывало жесткое УФ-излучение Солнца, на планете извергались вулканы. Под влиянием этих воздействий образовывались соединения, которыми насыщались воды океана.
Атмосферными газами на данном историческом этапе были метан CH4, аммиак NH3, пары воды H2O, азот N2, углекислый газ CO2, водород H2. В атмосфере не было кислорода, а, следовательно, и озонового слоя, который мог защитить от жесткого УФ-излучения. Жизнь могла существовать в бескислородной атмосфере только под защитой слоя воды. Слой воды толщиной 2–3 м поглощает кванты жесткого излучения, как и озоновый слой. Таким образом, древнейшая биосфера возникла в гидросфере, существовала в ее пределах и носила гетеротрофный характер. Вода является первой средой жизни на Земле.
~3,5 млрд. лет назад появились первые простейшие живые организмы, анаэробы, живущие в воде. Питались эти простейшие органическими веществами, содержащимися в воде.Первыми автотрофами стали прокариоты – организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром – синезеленые водоросли. Побочным продуктом их жизнедеятельности был кислород.
1,5–2 млрд. лет назад появились одноклеточные эукариоты – живые организмы с обособленным клеточным ядром и внутриклеточными органоидами, произошел мощный популяционный взрыв автотрофных водорослей. Это привело к избытку кислорода в воде и его выделению в атмосферу.
1,4 млрд. лет назад – развиваются многоклеточные организмы – настоящие водоросли.
600 млн. лет назад содержание кислорода в атмосфере достигло 0,6 % (современный уровень ~ 21 %). Появляются губки, кораллы, черви, моллюски, первые позвоночные животные – рыбы. Формируется вторая среда жизни – живой организм (развиваются паразиты).
В результате выхода растений на сушу резко возрастает концентрация кислорода в атмосфере, становится возможным выход животных на сушу. Происходит формирование еще двух сред жизни – почвы и воздушно-наземной среды.
400–350 млн. лет назад концентрация кислорода достигла современного уровня (21 %). В этот период появляется наземная растительность, пресмыкающиеся, происходит бурный рост лесов, затем появляются первые насекомые, крупные животные.
Таким образом, в пределах биосферы сформировались четыре среды жизни: две мертвые – вода и воздух, одна биокосная – почва и одна живая – живой организм.
Появление человека как биологического вида открывает социальный этап эволюции биосферы.
В сжатом виде идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:
1. Вначале сформировалась литосфера — предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше — биосфера.
2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.
3. 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» (В. И. Вернадский, 1934).
4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.
5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.
Строение биосферы
Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами
Земля сформировалась как планета ~4,7 млрд. лет назад.
Наша планета состоит из концентрических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних:
· внутренние оболочки – это ядро, мантия.
· внешние оболочки – это литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера.
Биосфера включает в себя следующие части:
1. аэробиосфера – нижняя часть атмосферы до высоты 25–30 км (ограничена озоновым слоем);
2. гидробиосфера – гидросфера, совокупность всех вод Земли;
3. литобиосфера – верхние горизонты твердой земной оболочки литосферы (до глубины 3 км).
Верхней границей биосферы является озоновый экран – слой атмосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию) озона на высоте 22–26 км.
.Озоновый слой является преградой для мощного УФ-излучения Солнца, губительного для всего живого. Выше озонового слоя существование жизни без специальной защиты невозможно.
Нижняя граница биосферы (метабиосфера) не опускается ниже 10–15 км. Обусловлена эта величина глубиной гидросферы и повышением температуры в литосфере: на глубине 3–3,5 км температура в земных недрах достигает 100 °
В.И. Вернадский отмечал, что пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. На развитие жизни, а следовательно, на границы биосферыоказывают влияние многие факторы:
· наличие кислорода,
· углекислого газа,
· воды в ее жидкой фазе.
· слишком высокие или низкие температуры,
· элементы минерального питания.
· сверхсоленая среда (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.
Дата добавления: 2015-10-26; просмотров: 1400;