Конспект лекций по предмету "Концепция современного естествознания"

Узнать цену работы по вашей теме


Концепции В.И. Вернадского о биосфере

Термин "биосфера" введен в научный лексикон в 1875 г. австрийским геологом Эдуардом Зюссом. Он этим термином обозначал сферу обитания организмов. Однако эта концепция не сыграла заметной роли в развитии научной мысли до тех пор, пока в 1926 г. не были опубликованы лекции русского минералога В. И. Вернадского. Именно он стал основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое и легло в основу современного учения о биосфере. Первопричиной существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов Вернадский считал астрономическое положение нашей планеты и в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике. Пространственное расположение Земли определяет климат на планете, а последний, в свою очередь, - жизненные циклы всех существующих на ней организмов. До появления работ Вернадского роль живых организмов на Земле представлялась ученым очень скромной. Действительно, казалось бы, какое может быть сравнение последствий их жизнедеятельности с мощью внутренних сил планеты, вздымающих и стирающих высочайшие горы, разверзающих океанские пучины, перемещающих континенты.
Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжении длительного отрезка времени выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни нашей планеты. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему (т.е. подвижную, изменчивую во времени и пространстве). В современном понимании биосфера - это не среда жизни, а глобальная система, в которой в неразрывной связи существуют, с одной стороны, инертное вещество в твердой, жидкой и газовой фазах, а с другой - разнообразные формы жизни и их метаболиты. Вернадский показал, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан планетарный процесс - миграция химических элементов в биосфере. Совокупная деятельность живых организмов в биосфере проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Границы биосферы
Горизонтальных границ у биосферы нет, речь следует вести только о ее вертикальных границах. Биосфера - область жизнедеятельности на Земле, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Верхняя граница, по всей видимости, определяется губительным действием солнечной радиации. В состав биосферы включается вся гидросфера. О нижнем, литосферном пределе биосферы законченного представления пока нет. В большинстве работ указывается, что нижний предел на континентах составляет в среднем 2-3 км. Под океанами литосферный предел биосферы, вероятно, распространяется на 0,5-1,0 км ниже дна. Однако существует обоснованное предположение, что заселенным микроорганизмами может оказаться только слой донных осадков толщиной 200-250 м. Надежно установлено, что микрофлора обитает в донных осадках толщиной от 5 см (Черное море) до 114 м (Каспийское море). О более глубоком проникновении жизни в литосферу достоверной информации нет. Ниже литосферной границы биосферы лежит "область былых биосфер", под которой Вернадский понимал оболочку Земли, в геологическом прошлом подвергшуюся воздействию жизни. Каменный уголь, нефть, известняк, мел и другие породы осадочного происхождения - свидетели существования жизни в "былых биосферах".
Вещество биосферы
По Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а именно:
- живое вещество как совокупность живых организмов;
- биогенное вещество - непрерывный биогенный поток атомов живого вещества в косное вещество биосферы и обратно (рождаемое и перерабатываемое живыми организмами);
- косное вещество - образуемое без участия живых организмов (атмосфера, газы и вода, выделяемые при извержениях вулканов, горные породы и пр.);
- биокосное вещество - косное вещество, преобразованное живыми организмами (почва, кора выветривания, поверхностные воды);
- радиоактивное вещество;
- рассеянные атомы вещества земного и космического происхождения;
- вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.
В строении биосферы важное значение для развития живого вещества имеют следующие элементы:
-живое вещество;
- почвенный покров (педосфера);
- ландшафтно-экологические системы, включающие живые организмы и среду их обитания;
- кора выветривания - зона разрушения и преобразования горных пород;
- древняя биосфера (палеобиосфера) - комплекс горных пород, рельефа и других ландшафтных компонентов, залегающих ниже современной биосферы и погребенных под ее новейшими образованиями. Это горные породы, рудные и нерудные минералы и др.;
- многочисленные минералы верхней части земной коры и биосферы: глины, известняки, бокситы и др.;
- природные воды осадочной оболочки;
- органические и органоминеральные соединения: уголь, графит, гумусовые вещества, нефть, природные газы;
- минеральные ресурсы биосферы и земной коры, распространенные в форме свободных элементов: меди, серебра, золота, платины и т.д.
Из вышесказанного следует, что биосфера является результатом сложнейшего механизма геологического и биологического развития косного и биогенного вещества. С одной стороны, это среда жизни, а с другой - результат жизнедеятельности.
Живое вещество
Живое вещество - это совокупность всех живых организмов. При всем разнообразии размеров, морфологии и физиологии живых организмов, общим для них всех условием существования является обмен веществ со средой обитания. Хотя живые организмы составляют ничтожную часть массы наружных оболочек Земли, суммарный эффект их геохимической деятельности с учетом фактора времени имеет важное планетарное значение. Индивидуальный организм смертен, но жизнь в форме продолжающихся поколений бесконечна. Поэтому постоянно существующая планетарная совокупность организмов с позиций геохимии может рассматриваться как особая форма материи - живое вещество.
Рассмотрим особенности, характерные для живого вещества:
· Главное предназначение живого вещества и его неотъемлемый атрибут - накопление свободной энергии в биосфере. В процессе эволюции видов биогенная миграция атомов, т.е. энергия живого вещества биосферы, увеличилась во много раз и продолжает расти, так как живое вещество перерабатывает солнечную энергию, энергию радиоактивного распада и др.
· Живому веществу присуща высокая скорость протекания химических реакций по сравнению с веществом неживым, где похожие процессы идут в тысячи раз медленнее.
· Главной чертой живого вещества является его биохимическая динамичность. Каждый организм и вся совокупность живых организмов находятся в постоянном геохимическом взаимодействии с веществом окружающей среды.
Живое вещество в биосфере выполняет две основные функции: энергетическую и средообразующую. Чтобы биосфера могла существовать и развиваться, ей необходима энергия, собственных источников которой она не имеет. Она может потреблять энергию только от внешних источников. Таким главным источником для биосферы является Солнце. Энергетический вклад других поставщиков (внутреннее тепло Земли, излучение космоса) в функционирование биосферы по сравнению с Солнцем ничтожно мал (около 0,5%). Только 1% солнечной энергии, поступившей в биосферу, накапливается и передается потребителям в концентрированном виде. Первичным звеном поглощения солнечной энергии являются растения, которые преобразуют ее в энергию химических связей. Если бы солнечная энергия только рассеивалась, жизнь на Земле была бы невозможной. Без процесса накопления энергии невозможно было бы образование современной биосферы. Жизнь сводится к непрерывной последовательности роста, самовоспроизведения и синтеза сложных химических соединений. Часть энергии, запасенной организмами и не израсходованной в биосфере, с их отмиранием "складируется" в виде торфа, угля, других полезных ископаемых. Таким образом, первоначальным источником всех процессов, протекавших на Земле, было Солнце, но главную роль в становлении и последующем развитии биосферы сыграл фотосинтез.
Средообразующая роль живого вещества в биосфере имеет химическое проявление и выражается в соответствующих биогеохимических функциях, которые свидетельствуют об участии живых организмов в химических процессах изменения вещественного состава биосферы. Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции:
- газовая;
- концентрационная;
- окислительно-восстановительная;
- биохимическая;
- биогеохимическая, связанная с деятельностью человека.
Газовая функция заключаются в участии живых организмов, прежде всего растений в миграции газов и их превращениях. В зависимости от того, о каких газах речь, выделяются функции: кислородно-диоксиуглеродная; диоксиуглеродная, не связанная с кислородной; озонная; азотная; углеводородная. Концентрационная функция связана с аккумуляцией живыми организмами из внешней среды химических элементов - углерода, кальция, магния, йода и т.д. Отмирание живого вещества приводит к аномально высокому содержанию большинства этих элементов в почве и литосфере вплоть до образования горных пород однородного химического состава. Выполнение окислительно-восстановительной функции осуществляется посредством химического превращения веществ, содержащих атомы с переменной валентностью. Окислительная функция выражается в окислении с участием бактерий различных соединений в почве, коре выветривания, гидросфере. Так образуются болотные железные руды. Биохимическая функция связана с жизнедеятельностью организмов - ростом, размножением, физиологическими процессами, смертью и последующим разрушением тел. В результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, после умирания, в косное. Биогеохимическая функция связана с деятельностью человека и обеспечила коренные изменения различных процессов в биосфере.
Саморегуляция биосферы
Биосферу Земли можно рассматривать как сложную систему, обладающую способностью к саморегуляции. Вернадский говорил в этом смысле об "организованности биосферы". Одно из наиболее характерных проявлений организованности биосферы Вернадский видел в наличии озонового слоя, находящегося за пределами биосферы и поглощающего губительные для жизни ультрафиолетовые лучи. Этот слой есть наиболее яркое проявление саморегуляции биосферы Земли как кибернетической системы. Состав газовой оболочки нашей планеты полностью регулируется жизнедеятельностью живых организмов.
Другой пример способности к саморегуляции представляет собой мировой океан. Реки земли ежегодно выносят в океан около 1,5 млн. т. различных солей, а солевой состав океанической воды существенно не меняется. Почему? Организмы используют эти соли для построения своих скелетов, а после их отмирания соли в связанном состоянии осаждаются на дно. Так стабилизируется состав океанических вод. Этот механизм действует в биосфере уже многие миллионы лет.
Таким образом, саморегуляция биосферы Земли обеспечивается живыми организмами. Это позволяет считать биосферу централизованной саморегулирующейся системой.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный конспект лекций Вы можете использовать для создания шпаргалок и подготовки к экзаменам.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем конспект самостоятельно:
! Как написать конспект Как правильно подойти к написанию чтобы быстро и информативно все зафиксировать.

Другие популярные конспекты:

Конспект Основные проблемы и этапы развития средневековой философии
Конспект Проблема познаваемости мира. Гносеологический оптимизм, скептицизм, агностицизм. Взаимосвязь субъекта и объекта познания
Конспект Понятие финансовой устойчивости организации
Конспект Внутренняя политика первых Романовых.
Конспект ПРОБЛЕМЫ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕСТУПЛЕНИЙ
Конспект Понятие мировоззрения, его уровни и структура. Исторические типы мировоззрения
Конспект Синтагматические, парадигматические и иерархические отношения в языке
Конспект Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил. Определение равнодействующей геометрическим способом 13
Конспект Происхождение человека. Основные концепции антропосоциогенеза. Антропогенез и культурогенез.
Конспект Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации