Учение В.И. Вернадского о биосфере

Атмосфера. Атмосфера Земли по химическому составу относится к азотно–кислородному типу. Своеобразие состава выражается в ничтожном содержании инертных газов (кроме аргона) и молекулярного водорода. Состав атмосферы сильно отличается от вулканических газов, за счет которых она возникла в далеком прошлом. Это свидетельствует о том, что в течение геологической истории Земли происходили мощные проц

ессы, изменившие состав ее газовой оболочки. Эти процессы связывают с активностью живого населения биосферы.

На высоте 10 -100 км располагается озоновый слой. Озоновый экран имеет громадное значение для сохранения жизни на Земле: в слое озона поглощается большая часть идущего от Солнца ультрафиолетового излучения, причем в его коротковолновой части, наиболее губительной для живых организмов.

Воздух как среда жизни обладает определенными особенностями, направляющими общие пути эволюции обитателей этой среды. Так, высокое содержание кислорода определяет возможность формирования высокого уровня энергетического метаболизма. Не случайно именно в этой среде возникли теплокровные животные, отличающиеся высоким уровнем энергетики организма, большой степенью автономности от внешних воздействий и высокой биологической активностью в экосистемах.

Одной из важнейших особенностей атмосферы как арены жизни является низкая плотность воздуха. Низкая плотность воздушной среды закрывает возможность существования организмов, полностью осуществляющих свои функции вне связи с субстратом. Благодаря этому жизнь в воздушной среде сосредоточена вблизи поверхности земли, проникая в толщу атмосферы на высоту не более 50 – 70 м.

Будучи сосредоточена в относительно тонком слое над поверхностью Земли, жизнь в атмосфере не отличается вертикальной структурированностью потоков вещества и энергии, формирующих биологический круговорот.

Циклы биогенного круговорота в своей основе определяются условиями ландшафтно-климатических зон, хотя в целом круговорот веществ является единым процессом. В его основе в наземной среде ярко выражена ведущая роль зеленых растений. Фотосинтез – процесс, в котором, с одной стороны, создается органическое вещество (главным образом, углеводы) из неорганических составляющих, а с другой стороны – открывается возможность использования выделяемого кислорода для дыхания, как самих растений, так и гетеротрофных аэробных организмов. На этом основывается сама возможность биологического круговорота веществ.

Литосфера – это «каменная оболочка» Земли (по В.И. Вернадскому), верхняя часть земной коры. Рассматривая литосферу как часть биосферы, в первую очередь имеется в виду ее поверхностная часть, измельченная в процессе физического, химического и биологического выветривания и содержащая помимо минерального также и органическое вещество. Эта часть литосферы представляет собой сложное биокосное тело, обладающее особыми свойствами и функциями и называемое почвой.

Почва представляет собой довольно сложную полидисперсную систему, включающую три фазы: твердую (минеральные частицы), жидкую (почвенная влага) и газообразную. Почва - наиболее насыщенная живыми организмами часть биосферы (почвенная пленка жизни). Поэтому в ней выделяют иногда четвертую фазу – живую.

Органическое вещество является обязательным компонентом почвы. Оно образуется в результате разложения мертвых организмов. Часть органического вещества формируется в самой почве, значительная часть его попадает в почву из наземных экосистем. Состав органических веществ многообразен и включает компоненты, образующиеся на разных стадиях разложения сложных углеводов, белков, жиров и других веществ.

Как среда жизни почва занимает как бы промежуточное положение между атмосферой и гидросферой: оно обладает структурированностью, здесь возможно обитание организмов, дышащих как по водному, так и по воздушному типу.

2. Основные свойства биосферы

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам, более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры.

Важнейшей чертой биосферы является ее постоянный материально-энергетический обмен с космосом и существование исключительно в ее пределах живого вещества. Последнее обстоятельство имеет особое, огромное по своей важности значение. Благодаря живому веществу структура биосферы представляет собой подвижное динамическое равновесие – «организованность».

Биогеохимические функции биосферы многообразны, но это многообразие имеет единую сущность: в своем глобальном космическом проявлении «сфера жизни» выступает как гигантский аккумулятор и уникальный трансформатор лучистой энергии Солнца. Благодаря биосфере – приемнику космического излучения на всей нашей планете – осуществляется активная связь Земли с космосом. Если бы на Земле не было жизни, не было биосферы, работа солнечного луча сводилась бы лишь к перемещению газообразных, жидких и твердых тел по поверхности планеты и временному их нагреванию. Солнечная энергия не совершила бы на Земле созидательной деятельности, т.к. она не могла бы не удержаться на ней, не преобразоваться в необходимую для этого форму.

Благодаря геохимической работе живого вещества и прежде всего зеленых хлорофилловых растений, осуществляющих процесс фотосинтеза, соединения атомов в биосфере отличаются особой сложностью строения и большими запасами заключенной в них энергии. Явление фотосинтеза было открыто задолго до В.И. Вернадского. Однако исследователи фотосинтеза обращали, прежде всего, внимание лишь на собственно-биологическую сторону процесса, на самоподдержание жизни путем улавливания излучений. Вернадский же показал, что роль фотосинтеза еще более велика: благодаря ему меняется весь облик Земли. Преобразуя космическую (главным образом солнечную) энергию в свободную земную (химическую, механическую, тепловую, электрическую и пр.), живое вещество постоянно нарушает то относительное химическое спокойствие, которое присуще поверхности планеты самой по себе.

Улавливание солнечного излучения осуществляется только растительным миром. Но в удержании и в преобразовании энергии Солнца принимает участие все живое вещество планеты. Количество солнечной энергии, аккумулируемой живым веществом, колоссально. По расчетам Вернадского, на Земле ежегодно аккумулируется растениями около 1019 больших калорий энергии.

Поглощая постоянно из окружающей среды высококачественную энергию (зеленые растения – непосредственно в форме квантов солнечного света, другие организмы – в форме приготовленного растениями органического материала), живые существа накапливают ее, в результате чего количество энергии в биосфере повышается. Живое вещество постоянно извлекает из космоса отрицательную энтропию. Энтропия окружающей среды понижается, и организованность ее возрастает, и это возрастание идет неуклонно с ходом геологического времени.

«Организованность» биосферы, тесно связанная с пониженным значением ее энтропии, наиболее ярко проявляется во взаимной приспособляемости организма и среды, их взаимосогласованности и взаимовлиянии. Первая сторона такого взаимодействия – зависимость организма от среды – была полно раскрыта от Ламарка до Мичурина. Но обратное явление – отражение жизни на среде – почти не привлекало внимание до В.И.Вернадского. Указывая, что связь живого и неживого в биосфере является взаимной, ученый писал: «Организм имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена и к нему». Конечно, здесь имеется ввиду не отдельный организм, а совокупность проявления больших комплексов живых существ или даже все живое вещество планеты.

 Скачать реферат