МИНИСТЕРСТВООБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
КАФЕДРАБИОЛОГИИ, ВИРУСОЛОГИИ И ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
НА ТЕМУ:
«УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
В. И. ВЕРНАДСКОГО»
ВЫПОЛНИЛА: СТУДЕНТКАВЕТЕРИНАРНО-САНИТАРНОГО ФАКУЛЬТЕТА, 1-ГО КУРСА,
13-Й ГРУППЫ ЖЕРНОСЕКОВАО. В.
ПРОВЕРИЛА: ДОЦЕНТЧУЛКОВА Н. В.
МОСКВА2000
СОДЕРЖАНИЕ:
Введение………………………………………………...3
Основная часть……………………………………….4
Понятие о биосфере…………………………………….4
Учение В.И.Вернадского обиосфере……………...5-12
Формы биосферы…………………………………9
Состав биосферы………………………………….9
Элементы биосферы………………………………9
Структура и функциибиосферы…………………..12-14
Границыбиосферы…………………………………15-18
Живое веществопланеты…………………………...19-21
Функции живоговещества…………………………22-27
Энергетическая функция……………………..22-23
Фотосинтез…………………………………….24-25
Средообразующая функция………………….25-27
Заключение………….………………………………...28
Список литературы…………………………………29
ВВЕДЕНИЕ
“…Когдаего избирали почетным членом научных учреждений, то это было почетно и длясамого Вернадского, однако не в меньшей мере и для тех учреждений, которые егоизбирали…
Современи расцвета его научного творчества прошло уже более полувека, срок оченьбольшой, однако в течение его не было ни одного ученого, который мог бысравняться с ним…
Статьновым Вернадским очень трудно, но тем не менее нашим молодым ученым падатьдухом не следует. Дорога для них открыта широко… Если поставить вопрос, будетли кто-нибудь из них вторым Вернадским, то положительный ответ дать трудно.Конечно, в природе все бывает, и надежды терять не надо…
Самоеважное это то, что каждый из нас может повысить качество своей работы, можетдобиться новых, необходимых результатов, следуя примеру Вернадского, изучаяметодику его работы, применяя особенности этой работы”.
Такговорил выдающийся геолог нашего времени, лауреат Ленинской премии академикДмитрий Васильевич Наливкин на 100-летнем юбилее Вернадского в 1963 году. (11)ОСНОВНАЯЧАСТЬПОНЯТИЕ ОБИОСФЕРЕ
Понятие биосфера вошло в науку до некоторой степени случайно. Около ста летназад, в 1875 году, австрийский геолог Эдуард Зюсс, говоря о различныхоболочках земного шара, впервые употребил этот термин в последней главе своейнебольшой книжке о происхождении Альп. Однако эта концепция не сыграла заметнойроли в развитии научной мысли до тех пор, пока в 1926 году не были опубликованыдве лекции русского минералога Владимира Ивановича Вернадского. Концепция биосферы, которую мы принимаемсейчас, в основном опирается на идеи Вернадского, развитые им спустя 50 летпосле работ Зюсса. Сам Вернадский считал, что впервые к понятию биосферыподошел французский натуралист Жан Батист Ламарк, в чьих работах можно немалогеохимических идей, пусть и архаично изложенных. (6)
Биосферой называется тачасть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Однако такоеопределение порождает ряд вопросов и требует уточнений. Пропуская через фильтрвоздух, взятый на больших высотах, можно найти в нем споры бактерий и грибов.Но этот «аэропланктон», очевидно, не имеет активного метаболизма. Даже наповерхности Земли немало мест, слишком холодных, слишком жарких или слишкомсухих, для того чтобы там могли существовать организмы с активным метаболизмом.Но и в таких местах всегда можно найти споры. Таким образом, оболочка Земли,называемая биосферой, имеет неправильную форму, т. к. она окружена некоей«парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемсясостоянии. В настоящее время живой организм может, конечно, существовать далеко за пределами естественной биосферы,находясь в космическом корабле или скафандре. Такие искусственные местообитанияможно рассматривать как участки биосферы, вырванные из нее и временнозаброшенные в космос. (5)
Что же характерно длябиосферы как особой оболочки земного шара?Во-первых, это область, вкоторой имеется в значительных количествах жидкая вода. Во-вторых, на неепадает мощный поток энергии от Солнца. Наконец, в-третьих, в биосфере имеютсяповерхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом игазообразном состояниях УЧЕНИЕ В.И. ВЕРНАДСКОГО
О БИОСФЕРЕ
Одним из выдающихся естествоиспытателей, которыйпосвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик В. И.Вернадский. Он стал основоположником научного направления, названного имбиогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере.
До появления работ В. И. Вернадского роль живых организмовна Земле представлялась ученым очень скромной. Действительно, казалось бы,какое может быть сравнение последствий их жизнедеятельности с мощью внутреннихсил планеты, вздымающих высочайшие горы, разверзающих океанские пучины,перемещающих целые континенты. (8)
В. И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни былкаждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжениидлительного отрезка времени выступают как мощный геологический фактор, играющийсущественную роль в жизни нашей планеты. Геологическая деятельность живыхорганизмов проявляется как следствие следующих их особенностей: они теснейшимобразом связаны с окружающей средой и взаимодействуют с ней в процессе обменавеществом и энергией; обмен веществ организмов со средой осуществляется впроцессе биологического круговорота; суммарный эффект результатов деятельностиорганизмов проявляется на протяжении очень длительных (сотен миллионов лет)отрезков времени. Таким образом, приоритет в разработке теоретических основучения о биосфере принадлежит советским ученым.
По определениям ученых, возраст Земли равенприблизительно 5 млрд. лет. Наиболее древние следы живых организмов найдены вЮжной Африке (Восточный Трансвааль), в толще горных пород, возраст которыхравен 3,2 млрд. лет. Эти организмы напоминали современных нитчатых бактерий.Ученые даже дали им название – эобактериум изолятум. Таким образом, можносчитать, что биосфера Земли возникла около трех миллиардов лет назад. (7)
Наземные организмы появились около 400 млн. лет назад.Это были первые примитивные растения. С появлением на суше живых организмов ивозникновением растений начинается важнейший этап в истории развития биосферы.С этого периода началось их быстрое распространение по планете, и в настоящеевремя Землю населяет огромное количество разнообразнейших растительных иживотных организмов (см. табл.).
В 19 веке в России постепенно складывалось представление о единстве человека и природы, отех проблемах, с которыми неизбежно столкнется человечество при необузданном стремлениивсецело подчинить себе природу. Вообще идея цельного знания, основанного наорганической полноте жизни, принадлежит русской философии. Она легла в основунаправления общественной жизни, получившего название «русский космизм». Именнотогда в научной среде засверкали имена психолога и физиолога И. М. Сеченова,химика Д. И. Менделеева, почвоведа В. В. Докучаева, основоположникакосмонавтики К. Э. Циолковского. К плеяде этих выдающихся ученых принадлежит иВ. И. Вернадский. (13)
В 1926 году опубликовал в Ленинграде книгу подназванием «Биосфера», которая ознаменовала рождение новой науки о природе, овзаимосвязи с ней человека. В этой работе биосфера впервые показана как единаядинамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. «Биосфера – организованная, определеннаяоболочка земной коры, сопряженная с жизнью». В работах по биосфере ученыйпоказал, что взаимодействие живого вещества с веществом косным есть частьбольшого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразныегеохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участиев геологических и биологических циклах.
В. И. Вернадский впервые показал, что химическоесостояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни иопределяется живыми организмами, с деятельностью которых связан великийпланетарный процесс – миграция химических элементов в биосфере. Эволюция видов,отмечал ученый, приводящая к созданию форм жизни, устойчива в биосфере
Таблица
Число основных типов растений иживотных
(по П. П.Второву и Н. Н. Дроздову, 1974)
Название типа организмов
Приблизительное число видов
Название типа организмов
Приблизительное число видов
Зеленые водоросли
Диатомовые водоросли
Бурые водоросли
Красные водоросли
Сине-зеленые водоросли
Бактерии
Грибы
Лишайники
Мохообразные
Плаунообразные
Папоротники
Голосеменные
Покрытосеменные
6 000
10 000
1 000
2 500
1 500
5 000
70 000
30 000
25 000
1 000
9 000
1 000
25 000
Простейшие
Губки
Кишечнополостные
Плоские черви
Круглые черви
Кольчатые черви
Мшанки
Моллюски
Членистоногие без насекомых
Насекомые
Иглокожие
Позвоночные
30 000
5 000
9 000
6 000
10 000
7 000
3 000
108 000
70 000
1 000 000
6 000
35 000
Всего растений
412 000
Всего животных
1 289 000
Общее количество видов организмов 1 701 000
и должна идти в направлении увеличения биогенноймиграции атомов.
Биосфера представляет собой сложнейшую планетарнуюоболочку жизни, населенную организмами, составляющими в совокупности живоевещество. Это самая крупная (глобальная) экосистема Земли – область системноговзаимодействия живого и косного вещества на планете. Совокупная деятельностьживых организмов в биосфере проявляется как геохимический фактор планетарногомасштаба.
Биосфера по вертикали разделяется на две четкообособленные области: верхнюю, освещенную светом, — фотобиосферу, в которойпроисходит фотосинтез, и нижнюю, «темную», — меланобиосферу, в которойфотосинтез невозможен. На суше граница между ними проходит по поверхностиЗемли. (14)
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высотыозонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всюгидросферу до глубинных слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределыбиосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На развитиежизни, а, следовательно, и границы биосферы оказывают влияние многие факторы ипрежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе.Ограничивают область распространения жизни и слишком высокие или низкиетемпературы. Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. Кограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышениеконцентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземныеводы с концентрацией солей свыше 270 г/л.
В планетарной биосфере выделяют континентальную иокеаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими,биологическими, физическими и другими условиями. Нижний предел распространенияживого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100град. C в литосфере (поданным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове эта цифра составляетоколо 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км.Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км,сухопутной до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не вышенаибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно,предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км, хотятеоретически он может быть более широким. (1)
На основе работ В. И.Вернадского и других исследователей, внесших большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагаетсяразличать три основные ее формы:
3.
2. биогеографические формы – территории,характеризующие географическое распространение и распределение растений иживотных, специфику флоры и фауны. Это биогеографические зоны, области и т.д.Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории,дающие представление о составе и характере флоры и фауны;
3. экологические формы, известные подназванием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, чтобиотоп – это участок с однородными экологическими условиями, занятыйопределенными биоценозами, экотоп – это место обитания сообщества. В отличие отбиотопа, понятие «экотоп» включает внешние по отношению к сообществу факторысреды. Это совокупность абиотических условий неорганической среды данногоучастка, представляющего собой местообитание конкретного сообщества.Экологические формы определяют специфику изучения биосферы в экологическихаспектах. (9)
Вещественный составбиосферы также разнообразен. В. И. Вернадский включает в него семь глубокоразнородных, но геологически не случайных частей:
·
·
·
·
·
·
·
Встроении и морфологии биосферыисключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Из сказанного вытекает, что биосфера являетсярезультатом сложнейшего механизмагеологического и биологического развития косного и биогенного вещества. С однойстороны, это среда жизни, а с другой – результат жизнедеятельности. Главнаяспецифика современной биосферы – это четко направленные потоки энергии ибиогенный ( связанный с деятельностью живых существ ) круговорот веществ. (10)
Разрабатывая учение о биосфере, В.И. Вернадскийпришел к выводу, что главным трансформатором космической энергии являетсязеленое вещество растений. Только они способны поглощать энергию солнечногоизлучения и синтезировать первичные органические соединения. Для объяснениябольшой суммарной энергии биосферы ученый произвел расчеты, которыедействительно показали огромное значение фотосинтезирующих растений в созданииобщей органической массы. Ученый подсчитал, что поверхность Земли составляетменьше одной десятитысячной поверхности Солнца. Общая же площадьтрансформационного аппарата зеленых растений зависимости от времени годасоставляет уже от 0,86 до 4,2% площади поверхности Солнца. Разницаколоссальная. Этот зеленый энергетический потенциал и лежит в основе сохраненияи поддержания всего живого на нашей планете.
В.И. Вернадский так же, как и Ламарк 140 лет назадпопытался дать главные исчерпывающие признаки каждого царства живого. И чембольше он вникал в проблему, тем более ясно становилось, что вырисовывается новыйразрез мира. В.И. Вернадский составил таблицу из 16-ти пунктов, гдерассмотрел несходство живого и неживого в физическом, химическом итермодинамическом смысле.
Анализ таблицы показывал, что в природе нет никакихпереходов от неживого к живому: они настолько противоречивы, что живое ни прикаких условиях не может происходить от живого. Организм и косную материюразделяет непроходимая стена. Принцип итальянского естествоиспытателя и врачаФранческо Реди, гласящий, что живое происходит только от живого, между живыми неживым веществом проходит резкая граница, хотя и имеется постоянноевзаимодействие, — получил свое подтверждение. (13)
СТРУКТУРА И ФУНКЦИИБИОСФЕРЫ
АТМОСФЕРА. Это воздушная оболочка, состоящая в основном из азота и кислорода;достигает мощности до 20 тыс. км. В меньших концентрациях она содержитуглекислый газ и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние нафизические, химические и особенно биологические процессы на земной поверхностии в водной среде. Наибольшее значение для биологических процессов имеюткислород атмосферы, используемый для дыхания организмов и минерализацииомертвевшего органического вещества, углекислый газ, расходуемый прифотосинтезе, а также озон, экранирующий земную поверхность от жесткогоультрафиолетового излучения. Вне атмосферы существование живых организмовневозможно. Это видно на примере лишенной жизни Луны, у которой нет атмосферы.Исторически развитие атмосферы связано с геохимическими процессами, а такжежизнедеятельностью организмов. Так, азот, углекислый газ, пары водыобразовались в процессе эволюции планеты благодаря (в значительной мере)вулканической активности, а кислород – в результате фотосинтеза.
ГИДРОСФЕРА.Вода является важной составнойчастью всех компонентов биосферы и одним из необходимых факторов существованияживых организмов. Основная ее часть (95%) заключена в Мировом океане, которыйзанимает примерно 70% поверхности Земного шара. Общая масса океанических водсоставляет свыше 1300 млн. км 3. Около 24 млн. км 3воды содержится в ледниках, причем90% этого объема приходится на ледяной покров Антарктиды. Столько же водысодержится под землей. Поверхностные воды озер составляют приблизительно 0,18млн. км 3(из них половина соленые), а рек –0,002 млн. км 3.
Количествоводы в телах живых организмов составляет примерно 0,001 млн. км 3. Из газов, растворенных в воде,наибольшее значение имеют кислород и углекислый газ. Количество кислорода вокеанических водах изменяется в широких пределах в зависимости от температуры иприсутствия живых организмов. Концентрация углекислого газа также варьирует. Аобщее количество его в океане в 60 раз превышает его содержание в атмосфере.
ЛИТОСФЕРА. Основная масса организмов, обитающихв пределах литосферы, сосредоточена в почвенном слое, глубина которого обычноне превышает нескольких метров. Почвы представлены минеральными веществами,образующимися при разрушении горных пород, и органическими веществами –продуктами жизнедеятельности организмов.
БИОТИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ. Главная функция биосферы заключаетсяв обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотическийкруговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Онзаключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живымиорганизмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительноесуществование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химическихэлементов. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергииСолнца создают органическое вещество, которое другими живыми существами –гетеротрофами – разрушается, с тем, чтобы продукты этого разрушения могли бытьиспользованы растениями для новых органических синтезов.
Важнаяроль в глобальном круговороте веществ принадлежит циркуляции воды междуокеаном, атмосферой и верхними слоями литосферы. Вода испаряется и воздушнымитечениями переносится на многие километры. Выпадая на поверхность суши в видеосадков, она способствует разрушению горных пород, делая их доступными длярастений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе срастворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическимичастицами в океаны и моря. Подсчитано, что с поверхности Земли за 1 миниспаряется около 1 млрд. т воды. Энергия, затрачиваемая на испарение воды,возвращается в атмосферу. Циркуляция воды между Мировым океаном и сушейпредставляет собой важнейшее звено в поддержании жизни на Земле и основноеусловие взаимодействия растений и животных с неживой природой.
Вкачестве примеров биотического круговорота рассмотрим круговороты углерода иазота в биосфере. Круговорот углерода начинаетсяс фиксации атмосферного диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Частьобразовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для полученияэнергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процесседыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углеродих тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходити в океане.
Круговорот азота также охватывает все областибиосферы. Хотя его запасы в атмосфере практически неисчерпаемы, высшие растениямогут использовать азот только после соединения его с водородом или кислородом.Исключительно важную роль в этом процессе играют азотфиксирующие бактерии. Прираспаде белков этих микроорганизмов азот снова возвращается в атмосферу.
Показателеммасштаба биотического круговорота служат темпы оборота углекислого газа,кислорода и воды. Весь кислород атмосферы проходит через организмы примерно за2 тыс. лет, углекислый газ – за 300 лет, а вода полностью разлагается ивосстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн. лет. (9, 2)
ГРАНИЦЫ БИОСФЕРЫ
Горизонтальныхграниц у биосферы нет и речь следует вести только о ее вертикальнойразмерности.
Верхняяграница распространения жизни в атмосфере определяется, по всей видимости, нестолько низкими температурами, сколько губительным действием солнечнойрадиации. Так, пыльца цветковых и голосеменных растений, споры грибов, мхов,папоротников и лишайников, бактерии и простейшие животные организмы постоянноили с сезонной ритмикой присутствуют в воздухе. Над сушей и акваторией в дожде,снеге, в облаках и туманах кроме пыльцы и спор обнаружены микроорганизмы. Всявоздушная среда представляет собой суспензию жизнеспособных пыльцы, спор имикроорганизмов, содержание которых уменьшается с высотой. Интенсивностьрадиации, создаваемой космическими лучами, на высоте 9 км в десятки раз больше,чем на уровне моря, а на высотах 15-18 км возрастает уже в сотни раз. Высотноераспространение микроорганизмов ограничивается в основном потоком жесткойультрафиолетовой радиации Солнца, убивающей все живое.
Можноутверждать, что вся тропосфера, высота которой 8-10 км в полярных широтах и16-18 км у экватора, в большей или меньшей степени заселена живыми организмами,которые находятся в ней либо временно, либо постоянно. Уже в тропопаузе резкоизменяются физические и температурные характеристики биосферы, в частностипрекращается интенсивное турбулентное перемешивание воздушных масс.Стратосфера, находящаяся выше тропопаузы, вряд ли пригодна для существованиямикроорганизмов. Верхний предел биосферы, или поля существования жизни,довольно ясно просматривается в тропопаузе. Однако верхний предел занесенияспор и микроорганизмов, определяющий “поле устойчивости жизни” (живые организмысуществуют, но не размножаются), возможен до верхней границы стратосферы.
Таким образом, область распространения живыхорганизмов ограничена в основном тропосферой. Например, верхняя граница полетаорлов находится на высоте 7 км; растения в горных системах и насекомые ввоздушной среде не распространены выше 6 км; верхняя граница постоянногообитания человека – 5 км, обрабатываемых земель – 4,5 км, леса в горныхсистемах тропиков не растут выше 4 км. (9)
Тропосферапредставляет собой воздушную среду, в которой осуществляется толькопередвижение организмов, нередко при помощи своеобразно приспособленных дляэтого органов. Настоящего аэропланктона, постоянно обитающего и размножающего ввоздушной среде, видимо, нет. В противном случае тропосфера представляла бысобой “кисель”, максимально насыщенный микроорганизмами. Весь цикл своегоразвития, включая размножение, организмыосуществляют только в литосфере и гидросфере, а также на границе воздушнойсреды с этими оболочками.
Верхниеслои тропосферы и стратосферы, в которые возможно занесение микроорганизмов, атакже наиболее холодные и жаркие районы земного шара, где организмы могутсуществовать лишь в покоящемся состоянии, называются парабиосферой.
Всостав биосферы полностью включается гидросфера – озера, реки, моря и океаны. Вморях и океанах наибольшая концентрация жизни приурочена к эвфотической зоне,куда проникает солнечный свет. Обычно ее глубина не превышает 200 м в морях иконтинентальных пресноводных бассейнах. Именно в фотобиосфере, где возможенфотосинтез, сосредоточены все фотосинтезирующие организмы и продуцируетсяпервичная биологическая продукция.
Афотическаязона (меланобиосфера), начинающаяся с глубины 200 м, характеризуется темнотой иотсутствием фотосинтезирующих растений. Она представляет собой водную средуобитания активно перемещающихся животных. Вместе с тем через нее непрерывнымпотоком опускаются на дно морей и океанов отмершие растения, выделения и трупыживотных.
Онижнем, литосферном, пределе биосферы, ясного представления пока нет. Вбольшинстве работ, посвященных биосфере, указывается, что ее нижний предел наконтинентах составляет в среднем 2-3 км. Здесь в условиях низких, по сравнениюс более глубокими слоями, температуры и давления, но при участии живыхорганизмов (микроорганизмов) и воды, прекращается миграция химическихэлементов. Микробиологические исследования свидетельствуют о том, чтомикроорганизмы присутствуют также в пластовых водах, омывающих нефть, хотя саманефть стерильна.
Подокеанами литосферный предел биосферы, вероятно, распространяется на 0,5-1,0 кми, возможно, на 3,0 км ниже дна. Однако существует более обоснованноепредположение, что заселенным микроорганизмами может оказаться только200-250-метровый слой донных осадков. Достоверно установлено, что микрофлораобитает в донных осадках мощностью от 5 см (Черное море) до 10-12 м (Тихий иИндийский океаны) и 114 м (Каспийское море). О более глубоком проникновениижизни в литосферу, несмотря на интенсивные буровые работы, достовернойинформации нет. Точную массу и объем биосферы установить очень трудно,поскольку неизвестно точное положение ее вертикальных границ. Можно говоритьтолько о приближенных значениях этих характеристик. Масса всей биосферы(атмосфера+гидросфера+литосфера в границах биосферы) составляет 3*10в 9-ймлрд т, или 0,05% массыЗемли, а объем – 10 млрд куб. км, или 0,4% объема Земли.
Ниже литосферной границы биосферы лежит «областьбылых биосфер», под которой В. И. Вернадский понимал оболочку Земли, вгеологическом прошлом подвергшуюся воздействию жизни. Ученый отмечал, чтоземная кора, мощностью в несколько десятков км, с осадочными породами игранитной оболочкой когда-то была на поверхности планеты и входила в составбиосферы. Каменный уголь, нефть, мрамор, доломит, известняк, мел, железная рудаи другие горные породы осадочного происхождения – свидетели существования жизнив «былых биосферах». (11)
Некоторые ученые (В. А. Ковда, А. Н. Тюрюканов) всостав биосферы включают не только область жизни, но и другие структуры Земли,генетически связанные с другим веществом, т.е. «былые биосферы», в настоящеевремя лишенные жизни. Такую многослойную оболочку Земли, сформировавшуюся врезультате деятельности живого вещества, предположено было назватьмегабиосферой (от греч. mega– большой).
Мегабиосферавключает в себя (Лапо, 1987).
А) апобиосферу – верхнюю часть атмосферы Землм вышеуровня распространения форм жизни в состоянии анабиоза;
б) парабиосферу;
в) биосферу;
г) метабиосферу, соответствующую «области былыхбиосфер» В. И. Вернадского.
В физической географии используется понятие,предложенное А. А. Григорьевым в 1937 г., — «географическая оболочка», которымобозначается область взаимодействия лито-, гидро-, био- и атмосферы. Верхнююграницу оболочки обычно определяют несколько ниже слоя максимальнойконцентрации озона – в стратосфере на высоте 20-25 км. Иногда ее вертикальноепростирание сужают или расширяют до мезопаузы на высоте 70-80 км. Нижняяграница географической оболочки находится в подкорковом слое несколько ниже«поверхности Мохоровичича».
В научных работах, посвященных географическойоболочке, биосфера долго рассматривалась как совокупность живых организмов, илиорганической материи. При таком подходе недостаточно полно учитывалисьособенности биосферы как планетарного образования. В современном представлениигеографов понятие «биосфера» отражает лишь частный, биоцентрический взгляд нагеографическую оболочку, которая представляет собой единственную на Землегеосистему планетарного уровня (Исаченко, 1991). (1,9)
ЖИВОЕВЕЩЕСТВО ПЛАНЕТЫ
Одним из центральных звеньев концепции биосферыявляется учение о живом веществе. Исследуя процессы миграции атомов в биосфере,В. И. Вернадский подошел к вопросу о генезисе (происхождение, возникновение)химических элементов в земной коре, а после этого и к необходимости объяснитьустойчивость соединений, из которых состоят организмы. Анализируя проблемумиграции атомов, он пришел к выводу, что “нигде не существуют органическиесоединения, независимые от живого вещества”. Позже он формулирует понятие“живого вещества”: “Живое вещество биосферы есть совокупность ее живыхорганизмов… Я буду называть совокупность организмов, сведенных к их весу,химическому составу и энергии, живым веществом”. Главное предназначение живоговещества и его неотъемлимый атрибут – накопление свободной энергии в биосфере.Обычная геохимическая энергия живого вещества производится прежде всего путемразмножения.
Научные идеи В. И. Вернадского о живомвеществе, о космичности жизни, о биосфере и переходе ее в новое качество –ноосферу своими корнями уходят в 19-начало 20 в., когда философы иестествоиспытатели предприняли первые попытки осмыслить роль и задачи человека вобщей эволюции Земли. Именно их усилиями человек начал свое продвижение квершинам естественной эволюции живого, постепенно занимая экологическую нишу,отведенную ему природой.
В 30-е годы В. И. Вернадский из общей массыживого вещества выделяет человечество как его особую часть. Такое отособлениечеловека от всего живого стало возможным по трем причинам. Во-первых,человечество является не производителем, а потребителем биогеохимическойэнергии. Такой тезис требовал пересмотра геохимических функций живого веществав биосфере. Во-вторых, масса человечества, исходя из данных демографии, неявляется постоянным количеством живого вещества. И в-третьих, его геохимическиефункции характеризуются не массой, а производственной деятельностью. Характерусвоения человечеством биогеохимической энергии определяются разумом человека.С одной стороны, ч