Учение В.И. Вернадского о биосфере

Биосфера – не только «организованность». Она – своеобразный «механизм», в котором связь и соотношение между живым и неживым веществом подчиняется точным, строго математическим закономерностям. Точное количественное выражение в явлениях жизни становятся возможными только тогда, когда от рассмотрения отдельных особей мы переходим к целым биоценозам, а затем и ко всему живому веществу планеты. Ула

вливая и перерабатывая космическую – прежде всего солнечную – энергию, живое вещество переносит эту энергию по земной поверхности, а также с вешней в глубинные оболочки планеты. Геохимически эта работа жизни осуществляется благодаря размножению организмов. Материально-энергетический «напор жизни» на среду подобен напору газа: живое вещество преодолевает сопротивление среды, стремится занять максимальный объем, распространиться на всю свободную территорию. Размножение – главный и основной вид того метаболического «вихря» атомов, благодаря которому не прекращается материально-энергетическая связь между организмом и средой, и в которой ярче всего проявляется геохимическая энергия жизни.

Постоянство темпа размножения живого вещества обусловило большую устойчивость всех химических реакций земной коры. Изменение этой устойчивости «означало бы нарушение всех веками установившихся циклов химических превращений в земном шаре». Среднее количество особей, появляющееся в биосфере благодаря размножению в единицах времени, является мерой геохимической энергии живого вещества или мерой производимой им работы. У различных биологических видов количество присущей им энергии различно и является, отмечал В.И. Вернадский, важнейшим видовым признаком.

Неразрывная связь планеты и организма имеет, таким образом, не только качественную, но и количественную сторону. Взятые в целом, в масштабе планеты, явления жизни, указывал Вернадский, построены на мере и числе. Размер планеты, ее геологические параметры и константы обуславливают вес, количество, размер потомства, быстроту его воспроизведения. «Планета и организм, - заключает ученый,- неразрывно численно связанны. Число должно также охватить область живого на нашей планете, как оно охватывает область больших явлений космоса».

Важное свойство биосферы – наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого – углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные связи и создавать огромное количество органических соединений.

Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием. Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем. Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни; и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биотическим и другим свойствам; и наличии регионов, различающихся по химическому составу; и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

3. Живое вещество, его средообразующие свойства и функции в биосфере

Этот термин в литературу ввел В.И. Вернадский. Под ним он понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию и химический состав. Живое вещество – основа биосферы, хотя и составляет незначительную ее часть.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обмена веществ. В.И.Вернадский в связи с этим живое вещество назвал чрезвычайно активизированной материей.

Свойства живого вещества. Живое вещество способно быстро занимать (осваивать) все свободное пространство. В.И. Вернадский назвал это всюдностью жизни. Данное свойство дало основание В.И. Вернадскому сделать вывод, что для определенных геологических периодов количество живого вещества было примерно постоянным (константой). Способность быстрого освоения пространства связана как с интенсивным размножением, так и со способностью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела.

И до В.И. Вернадского было известно, что живые организмы участвуют в круговороте многих химических элементов, в образовании так называемых органогенных горных пород и минералов. Но только Вернадский указал на участие живого вещества в круговороте всех химических элементов. В.И. Вернадский показал, что проявления жизни глубочайшим образом меняют течение всех химических реакций в земной коре, что живое вещество изменяет историю почти всех химических элементов, что чуть ли не каждый из них проходит в общей цепи превращений через биогеохимическое звено. Жизнедеятельность организмов – это глубокий и мощный геологический процесс. Химические реакции в биосфере протекают или при непосредственном участии живых организмов или в среде, физико-химические особенности которой во многом обусловлены деятельностью организмов на протяжении всей геологической истории. Масштабы геохимической работы живого вещества таковы, что в течение краткого момента времени через живые организмы может пройти все вещество биосферы. Так, весь кислород земной атмосферы, являясь продуктом процесса фотосинтеза, обновляется благодаря зеленым хлорофилловых растений каждые 2000 лет, а все молекулы углекислоты, участвующей в процессе фотосинтеза, - каждые 300 лет.

После смерти и разрушения живых организмов большая часть составляющих их атомов опять возвращается в живое вещество. Но некоторая, очень незначительная их часть на долгое время выходит из жизненного цикла за пределы биосферы. « Вся земная кора целиком, на всю доступную нашему наблюдению глубину, изменена этим путем»,- писал ученый. И даже неорганическая материя биосферы, отмечал он, «есть в значительной мере создание жизни».

Живое вещество, несмотря на огромное разнообразие слагающих его организмов, едино в своей вещественной, атомно-изотопической основе. Но процесс атомной миграции связывает между собой не только сами организмы. Ни на секунду не прекращается биогеохимическая миграция из организма в среду и обратно. Эта миграция была бы невозможна, если бы химический элементарный состав организмов не был близок к химическому составу земной коры. Но последний, отмечал ученый, определяется, в конечном счете, не чисто геологическими причинами, а факторами и закономерностями космического характера – строением атомов. Космические, ядерные процессы оставили свой след и на облике планеты, и на материальном субстрате планетного явления – жизни.

Поэтому изучение химического состава биосферы представляет большой интерес и имеет важное научное значение. В.И. Вернадский разработал широкую программу таких исследований. Ученый установил средний химический состав живого вещества. Оказалось, что в организмах явно преобладают легкие элементы: H, C, N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca (из тяжелых распространенным является лишь один - из тяжелых распространенным является лишь один – Fe). Эти элементы дают в организмах также соединения, которые, как правило, вне живого вещества не наблюдаются. Особое значение в жизни организмов имеют радиоактивные элементы.

 Скачать реферат