Учение В.И. Вернадского

Перед современным обществом стоит задача сохранить природные богатства сегодня и предупредить отрицательные последствия в будущем. Для этого необходимо изучить многообразные процессы, постоянно протекающие в природе. Основой является учение о биосфере Земли.

Биосфера (био — жизнь) — часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность суши, нижние слои атмосферы, и гидросферу.

Таким образом, биосфера включает в себя:

• 1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы).
• 2) Тропосфера (нижний слой атмосферы).
• 3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т. д.).
• 4) Литосфера (верхняя часть земной коры).

Возраст биосферы приблизительно 4млрд. лет.

Термин «биосфера» введен в 1875 г. австрийским геологом Зюссом. Основоположник современного учения — русский ученый Вернадский Владимир Иванович (1863 -1945 гг.).

В.И. Вернадский выделил 7 типов вещества, входящих в структуру биосферы:

• 1) Живое вещество — живые организмы.
• 2) Биогенное вещество — продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т. п.).
• 3) Косное вещество — горные породы (минералы, глины…).
• 4) Биокосное вещество — продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды).
• 5) Радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т. д.).
• 6) Рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии.
• 7) Вещество космического происхождения — метеориты, протоны, нейтроны, электроны.

Рисунок 1- Австрийский геолог Эдуард Зюсс.

Рисунок 2- Советский учёный-естествоиспытатель Вернадский Владимир Иванович Суть этого учения: биосфера — это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов.

Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы.

Элементы неживой природы связаны воедино с помощью живых организмов.

Схема строения биосферы Литосфера Гидросфера Филиппинская впадина (10 830 м) Нефтяные воды (присутствие бактерий).

Нижняя граница Нижняя часть биосферы опекается на 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница — озоновый слой, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Толщина — несколько мм. Основой органической жизни является углерод ©.

Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле растений, которые в процессе фотосинтеза синтезируют органические вещества из и под действием солнечного света. В результате фотосинтеза ежегодно образуется 100 млрд. тонн органического вещества. Именно благодаря растениям на Земле получили развитие различные виды животных, и осуществляется обмен веществом и энергией между живой и неживой природой.

Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии.

Вернадский выделяет в биосфере глубоко отличных и в то же время генетически связанных частей:

1) Живое вещество — живые организмы.

Биогенное вещество — продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т. п.).

• 3) Косное вещество — горные породы (минералы, глины…).
• 4) Биокосное вещество — продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды).
• 5) Радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т. д.).
• 6) Рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии.
• 7) Вещество космического происхождения — метеориты, протоны, нейтроны, электроны.

Живое вещество — это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере.

Таблица биомассы организмов Земли.

Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров. В настоящее время на Земле существует более 2 млн. организмов, из них 0,5 — растения, 1,5 — растения и микроорганизмы (из них 1 млн. насекомых).

Биосферные функции живого вещества (по Е. П. Шиловой, Т. А. Банкиной, 1994, с дополнениями).

Еще в 20-х годах Вернадский делает очень важный научный вывод, что первоисточником, породившим оболочку жизни нашей планеты — биосферу, является космическая лучистая энергия, а живое вещество, включающее в себя всю совокупность живых организмов Земли (бактерии, растительный, животный и человеческий мир) является планетарным событием космического характера. Живое вещество выступает как своеобразный «накопитель и трансформатор» лучистой энергии мирового пространства.

В учении о биосфере Земля предстает как маленькая частица гигантской Вселенной, крошечный оазис, где закономерно создавались условия для возникновения и развития жизни и которую сама Земля защищает от проникновения губительно жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Вернадский писал, что поглощенная Землей «энергия Солнца наряду с энергией химических элементов есть первоисточник создания живого вещества». Он подчеркивал, что жизнь на Земле связана с концентрацией солнечной энергии, что живое вещество в форме зеленого растительного мира накапливает эту энергию, которая может сохраняться миллионы лет в виде различных топливно-сырьевых ресурсов (газа, нефти, угля, торфа, урана и т. д.). Одновременно с процессом «собирательства» энергии Земля, как открытая система, обменивается энергией с космосом. Благодаря тому и другому происходит непрерывное изменение биосферы, ее эволюция, которая идет в сторону роста «свободной энергии биосферы», выражая тем самым наиважнейшую естественно-историческую закономерность развития живого на нашей планете. Термином «свободная энергия биосферы» В. И. Вернадский называл работу, совершаемую живым веществом Земли. биосфера живой природа энергия Все живое вещество нашей планеты приблизительно составляет 1/1 000 000 часть массы земной коры. Однако по активному воздействию на окружающую среду оно занимает особое место, поэтому биосфера качественно отличается от всех других оболочек земного шара.

В процессе развития биосферы выделяют 3 этапа :

Биосфера (где человек воздействовал на природу незначительно. Возраст человечества примерно 1,5 млн. лет).

Биотехносфера

Современная биосфера — это результат длительной эволюции органического мира и неживой природы. Человеческое общество — это один из этапов развития жизни на Земле. Деятельность человека следует рассматривать как составную часть биосферы. Техника — это качественно новый этап ее развития. Возникает вопрос — каким путем пойдет развитие человека и биосферы в будущем, какими средствами избежать необратимых последствий в природе. Предотвратить изменения невозможно. Очевидно, что следует научиться управлять процессами между человеком и природой так, чтобы они были взаимовыгодны.

3) Ноосфера — сфера разума.

Это понятие ввел французский математик и философ Ле-Руа в 1927 году, а обосновал Вернадский в 1944 г. Это высшая стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. В ноосфере человек становится крупной геологической силой, он перестраивает своим трудом и мыслью область своей жизни. Человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может. Его существование — есть функция биосферы, которую он неизбежно изменяет.

Почва является составной частью биосферы и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы.

Водная оболочка Земли называется гидросферой, и включает океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и т. д. Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71% земной поверхности). Средняя глубина — 3554 м, вес 0,022% веса планеты, площадь — 1350 млн. кв. кмокеаны, 35 млн. кв. км — пресные воды.

Экосистема — это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Термин предложен в 1935 году английским экологом Тексли. Самая большая экосистема — биосфера Земли, далее по уменьшению: суша, океан, тундра, тайга, лес, озеро, пень от дерева, горшок с цветами.

Кругооборот веществ в биосфере.

Процессы фотосинтеза органических веществ продолжаются сотни миллионов лет. Но поскольку Земля конечное физическое тело, то любые химические элементы также физически конечны. За миллионы лет они должны, казалось бы, оказаться исчерпанными. Однако этого не происходит. Более того, человек постоянно интенсифицирует этот процесс, повышая продуктивность созданных им экосистем.

Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического кругооборота веществ. Выделяют 2 основных кругооборота большой или геологический и малый или химический.

Большой кругооборот длится миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, продукты разрушения сносятся потоками воды в Мировой океан или частично возвращаются на сушу вместе с осадками. Процессы опускания материков и поднятия морского дна в течении длительного времени приводят к возвращению на сушу этих веществ. И процессы начинаются вновь.

Малый кругооборот, являясь частью большого, происходит на уровне экосистемы и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада почвенной микрофлоры вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаются в поток вещества.

Кругооборот химических веществ из неорганической среды через растения и животные обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химической реакций называется биохимическим циклом.

Содержание химических элементов в теле человека.

О-62,81%, С-19,37%, H-9,31%, N-5,14%, Ca-1,38%, Р-0,64%, S-0,63%, Na- 0,26%, К-0,22%, CI-0,18%, Mg-0,04%, F-0,009%, Fe — 0,005%, Mn-0,0001%.

Микро и макро элементы.

Человек :

Макро: — С, Н, N, О, S, Р.

Микро: — Cu, Mn, Fe, Zn, Mo, F, I, Se.

Растения:

Микро для фотосинтеза — Mg, Fe, Zn, V, Cl.

Сельское хозяйство с его узкой генетической базой оказывается беззащитным. Сокращение генетического разнообразия с одной стороны и ускоряющееся ухудшение окружающей среды с другой стороны, не способствуют устойчивости биосферы. Поэтому в ближайшие 50 лет человечеству предстоит сделать выбор: или создать устойчивую человеческую экосистему или стать свидетелями глобальной катастрофы.

• 1. Воронков Н. А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник для студентов высших учебных заведений. Пособие для учителей. — М.: Агар, — 1999. С. 32−44.
• 2. Ивонин В. М., Водяной С. М. Экология: Учебное пособие для вузов. — Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, — 2000. С. 10−14.
• 3. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология в вопросах и ответах: Учебное пособие. Ростов н/Д: Феникс, — 2002. С. 98−140.
• 4. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология.- Ростов н/Д6 изд-во «Феникс», — 2001. С. 151−227.
• 5. НиканоровА.М., Хоружая Т. А. Экология.- М.: «Издательство ПРИОР», — 2000. — С. 25−42.
• 6. Степановских А. С. Экология.- Курган: ГИПП «Зауралье», — 1997. С. 331−351.