Биосфера - область жизни организмов, оболочка Земли, состав структура и энергетика которой в настоящем или прошлом обусловлена действием живых организмов Термин "биосфера" был предложен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Однако он не разработал представлений о биосфере и не дал введенному термину точного определения. Творчески развил идеи своих предшественников русский геохимик В.И. Вернадский (1863 - 1945), основоположник науки биогеохимии, создатель учения о биосфере. Учение В. И. Вернадского о биосфере — это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты |как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, в настоящем и будущем. По В.И. Вернадскому, биосфера - оболочка Земли, состав, структура и характеристики которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов. Это сфера единства живого и косного (неживого) вещества ("живое вещество биосферы есть совокупность живых организмов, в ней живущих" - определение Вернадского). Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты и, в первую очередь, ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике, или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а последний, в свою очередь, – жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете. В настоящее время наша планета рассматривается как единая самоорганизующаяся система, состоящая из внутренних и внешних сфер: • ядро; • мантии; • земная кора; • гидросфера; • атмосфера; • биосфера. Ядро Земли — центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Известно о ядре очень мало — вся информация получена косвенными геофизическими или геохимическими методами, и образцы вещества ядра не доступны, и вряд ли будут получены в обозримом будущем. Однако фантасты уже несколько раз в подробностях описали путешествия к ядру Земли и несметные богатства, там таящиеся. Надежда на сокровища ядра имеет под собой некоторые основания, так как согласно современным геохимическим моделям в ядре относительно велико содержание благородных металлов и других ценных элементов. Мантия - часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км. Земная кора - внешняя твёрдая оболочка Земли (геосфера). С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой, а меньшая находится под воздействием атмосферы. Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ. Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Для живых организмов наиболее важны N, P, Si, которые ими усваиваются. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана. Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом. Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%). Биосферу слагают следующие типы веществ: 1. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно. 2. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. 3. Косное вещество - продукты, образующиеся без участия живых организмов. 4. Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. 5. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. 6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений. 7. Вещество космического происхождения. Границы биосферы: • Верхняя граница в атмосфере: 15 - 20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое УФ-излучение, губительное для живых организмов. • Нижняя граница в литосфере: 3,5 - 7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами. •Нижняя граница в гидросфере: 10 - 11 км. Она определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения. Биогенная миграция химических элементов и биогеохимические принципы. По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах: - химической (биохимической) – I род геологической деятельности; - механической – II род такой деятельности. Геологическая деятельность I рода – построение тел организмов и переваривание пищи, - является более значительной. Классическим стало функциональное определение жизни, данное Фридрихом Энгельсом: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь». По геохимическому эффекту своей физиологической деятельности человек отнюдь не самый важный вид разнородного живого вещества биосферы. «Биогеохимические принципы» В.И. Вернадского: - I принцип: «Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению». Для Вернадского I биогеохимический принцип был тесно связан со способностью живого вещества неограниченно размножаться в оптимальных условиях. «Вихрь атомов», который представляет собой жизнь, по определению Жоржа Кювье, стремится к безграничной экспансии. Следствием этого и является максимальное проявление биогенной миграции атомов в биосфере. - II принцип: «Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы» (или в другой формулировке: «При эволюции видов выживают те организмы, которые своею жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию»). II биогеохимический принцип, по существу, затрагивает кардинальную проблему современной биологической теории - вопрос о направленности эволюции организмов. По мысли Вернадского, преимущества в ходе эволюции получают те организмы, которые приобрели способность усваивать новые формы энергии или «научились» полнее использовать химическую энергию, запасенную в других организмах. В ходе биологической эволюции, таким образом, увеличивается «кпд» биосферы в целом. - III принцип: «В течение всего геологического времени, с криптозоя, заселение планеты должно было быть максимально возможное для всего живого вещества, которое тогда существовало». III биогеохимический принцип также связан со «всюдностью» или «давлением» жизни. Этот фактор обеспечивает безостановочный захват живым веществом любой территории, где возможно нормальное функционирование живых организмов. Выводы: Сущность учения В. И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты.Именно живые организмы улавливают и преобразуют лучистую энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира. Вторым главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. В. И. Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т. е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др. Важнейшей частью учения о биосфере В. И. Вернадского являются представления о ее возникновении к развитии. Идеи Вернадского намного опережали то время, в котором он творил. В полной мере это относится к учению о биосфере. Только сейчас, в условиях необычайного обострения глобальных проблем современности, становятся ясны пророческие слова Вернадского о необходимости мыслить и действовать в планетном — биосферном — аспекте. Только сейчас рушатся иллюзии технократизма, покорения природы и выясняется сущностное единство биосферы и человечества. Судьба нашей планеты и судьба человечества — это единая судьба. Задача созидания биосферы — это задача сегодняшнего дня. Ее решение связано с объединением усилий всего человечества, с утверждением новых ценностей сотрудничества и взаимосвязи всех народов мира. Устремленность в будущее, таким образом, - характерная черта учения о биосфере, которое в современных условиях необходимо развивать со всех его сторон. Литература:1. Вернадский В.Н. Начало и вечность жизни. – М.: Республика, 1989. - 435c. 2. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера.– М. Наука, 1989. - 484 с. 3. Рузалин Г.И. Концепция современного естествознания. Москва. 1997 г. - 359 c. 4. Новоженов В.А. Концепции современного естествознания. Барнаул. Изд-во АГУ, 2001. - 474 с. 5. www.wikipedia.org 6. В.И.Вернадсиий. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М. Наука, 2001. - 365 с.
|