Важнейшие аспекты учения о биосфере

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Важнейшие аспекты учения В.И. Вернадского о биосфере

вернадский биосфера кислородный газ

Современным представлениям, биосфера - это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Эти представления базируются на учении В.И. Вернадского о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ веке. Исключительная значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине прошлого века. Этому способствовало развитие экологии, и прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.

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, настоящем и будущем.

По представлениям В.И. Вернадского, биосфера включает живое вещество (т. е. все живые организмы), биогенное (уголь, известняки, нефть и др. ), косное (в его образовании живое не участвует, например магматические горные породы), биокосное (создается с помощью живых организмов), а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др. ) и рассеянные атомы. Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой.

Сущность учения В.И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты.

Вторым главнейшим аспектом учения является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, - писал Вернадский, - имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена и к нему» (В.И. Вернадский, 1934).

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 и развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов - цианобактерий и сине-зеленых водорослей (прокариотов), а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции.

Параллельно развивались и гетеротрофы, и прежде всего - животные. Главными датами их развития являются выход на сушу и заселение материков (к началу третичного периода) и, наконец, появление человека.

В сжатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера - предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше - биосфера.

2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

3. Живые организмы - главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В.И. Вернадский, 1934).

4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

2. Формирования кислородной атмосферы Земли

Атмосфера - это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами, движущимися вместе с Землей в мировом пространстве как единое целое и одновременно принимающая участие во вращении Земли. На дне атмосферы в основном протекает наша жизнь.

Своими атмосферами обладают почти все планеты нашей солнечной системы, но только земная атмосфера способна поддерживать жизнь.

Когда 4,5 миллиарда лет назад формировалась наша планета, то, по всей видимости, она была лишена атмосферы. Атмосфера была сформирована в результате вулканических выбросов водяного пара с примесями диоксида углерода, азота и других химических веществ из недр молодой планеты. Но атмосфера может содержать в себе ограниченное количество влаги, поэтому ее избыток в результате конденсации дал начало океанам. Но тогда атмосфера была лишена кислорода. Первые живые организмы, зародившиеся и развившиеся в океане, в результате реакции фотосинтеза (H2O + CO2 = CH2O + O2) стали выделять небольшие порции кислорода, который стал попадать в атмосферу.

Формирование кислорода в атмосфере Земли привело к образованию озонового слоя на высотах примерно 8 - 30 км. И, тем самым, наша планета приобрела защиту от губительного воздействия ультрафиолетового изучения. Это обстоятельство послужило толчком для дальнейшей эволюции жизненных форм на Земле, т.к. в результате усиления фотосинтеза количество кислорода в атмосфере стало стремительно расти, что способствовало формированию и поддержанию жизненных форм в том числе и на суше.

Сегодня наша атмосфера на 78,1% состоит из азота, на 21% из кислорода, на 0,9% из аргона, на 0,04% из диоксида углерода. Совсем малые доли по сравнению с основными газами составляют неон, гелий, метан, криптон.

3. Отражение на развитии жизни на Земле нарушение равновесия О2/СО2

Обычно люди представляют атмосферу Земли как некий общий безразмерный и неисчерпаемый резервуар, из которого каждое государство и хозяйствующий субъект вправе брать без меры содержащиеся в нем ресурсы кислорода, азота и других газов, и, без меры же, выбрасывать в него разнообразные отходы. Получается, что, с одной стороны, атмосфера Земли, содержащая пусть значительные, но конечные и невосполняемые ресурсы, принадлежит всему человечеству, а с другой -- не принадлежит никому. В чем суть существующей экологической ситуации и почему она особенно опасна в сфере выбросов углекислого газа и других парниковых газов в атмосферу Земли, речь идет ниже. В природе существуют два принципиально разных, скорее противоположных и самостоятельных биологических «технологических» процесса, которые, вместе с тем, между собой взаимосвязаны. Один, восстановительный по отношению к кислороду, происходит в растительных формах путем разделения углекислого газа на составляющие при помощи фотосинтеза с потреблением солнечной энергии и выделением кислорода в качестве «отхода» этой природной технологии. Без углекислого газа растения существовать не могут. Другой процесс, восстановительный по отношению к углекислому газу, и окислительный, расходный по отношению к кислороду, существует в двух основных видах: в форме гниения и распада органических остатков после гибели растений, естественного окисления химических элементов, горения при пожарах и в факелах, техногенных процессах в двигателях, в химических и иных технологиях, и в виде жизнедеятельности живых организмов, существующих в воздушной и водной среде. Эти процессы происходят с потреблением кислорода и выделением углекислого газа как отхода таких технологий. Без кислорода живые организмы, включая человека, существовать не могут, также как не могут осуществляться упоминавшиеся техногенные процессы. Здесь понятие «технологии» трактуется расширительно, путем распространения его на естественные (природные) технологии, существующие и развивающиеся без участия человека, по сравнению с «искусственными» технологиями, созданными человеком. Оба этих процесса по «производству» и потреблению основных животворящих компонентов -- углекислого газа и кислорода -- не сбалансированы. Выделение кислорода при функционировании растений и его потребление после гибели, при гниении, распаде, горении растений, как показывают исследования, примерно равны. Этот остаточный и реликтовый процесс кругооборота углекислого газа и кислорода в природе в настоящее время обслуживает лишь сам себя и в лучшем случае охватывает незначительное количество названных ресурсов (сравните 0,03% содержания углекислого газа и 21% свободного кислорода в атмосфере Земли). Это указывает на то, что растительный мир в его современном виде никак не может выполнять и не выполняет приписываемую ему функцию «легких планеты». Если же предположить, что происходит дополнительное накопление кислорода в атмосфере за счет фотосинтеза растений, то в этом случае излишнее количество углеродных остатков должно накапливаться и сейчас в форме образования новых месторождений горючих ископаемых, однако этого не наблюдается, кроме незначительных количеств торфа. Кроме того, следует учитывать и общий незначительный объем регулируемого ресурса -- 0,03% СО2 в атмосфере. Потребление кислорода животными формами и названными ранее техногенными процессами происходит за счет его ранее накопленных запасов, образованных в предыдущих, уже прошедших эволюционных периодах Земли, что нарушает современный углеродный и кислородный балансы в ее атмосфере.

Динамика содержания углекислого газа и кислорода в атмосфере Земли в результате биологических процессов в разные периоды ее эволюции, которая оказывала решающее влияние на экологические условия и формирование биологических форм, чрезвычайно важна для понимания нынешней экологической и энергетической ситуации. Согласно существующей эволюционной концепции, в ранние периоды после образования Земли ее атмосфера была безкислородной и содержала большое количество углекислого газа, аммиака, водяных паров и других газов. Состав водной среды также существенно отличался от современного.

Размещено на Allbest.ru