В.И.Вернадский о боисфере и живом веществе
2
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Петрозаводский государственный университет»
Кольский филиал
В.И. ВЕРНАДСКИЙ О БОИСФЕРЕ И ЖИВОМ ВЕЩЕСТВЕ
Апатиты
2009
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………
1. В.И. Вернадский (1863-1945гг.)………………………………..……
2. Биосфера как живая саморегулирующая система……………….….7
2.1. Понятие «биосфера»………………………………………...……
2.2. Составные части биосферы…………………………………....…7
2.3. Организованность биосферы………………………………..….10
2.4. Идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы………………11
3. Взаимодействие косного и живого веществ………………………..13
3.1. Живое вещество………………………………………………….13
3.2. Косное и живое вещество…………………………………….…14
3.3. Функции живого вещества в биосфере Земли……………..…..15
Заключение……………………………………………………
Список использованных источников…………………………………. 19
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на появление представлений о единстве Природы и Человека и их взаимообусловленности, мир неживой материи, живого вещества и мир человека и общества, им созданного, в 19в. еще не были взаимосвязаны в сознании ученых. Научные дисциплины в этих трех сферах жили еще долгое время самостоятельной жизнью, а эмпирического материала было еще недостаточно, чтобы воспроизвести единую цельную картину мира. Таким связующим звеном стало учение о биосфере и ноосфере, которое начал формировать Владимир Иванович Вернадский в начале 20 в. Он был одним из первых, кто понял, что весь лик Земли, ее ландшафты, структура атмосферы – все это является порождением жизни.
Возникновение учения о биосфере обычно связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж.Б. Ламарка, который ввел термин «биология», но в буквальном переводе термин «биосфера» обозначает сферу жизни, и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875г. австралийским геологом и палеонтологом Э.Зюссом. Однако задолго до этого под другими названиями, в частности «пространство жизни», «картина природы», «живая оболочка Земли» и т.п., содержание термина рассматривалось многими другими естествоиспытателями.
Наиболее полная и глубокая концепция биосферы принадлежит В.И. Вернадскому. Его учение о биосфере как активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетного масштаба, появилось в 1926г.[1]
Я считаю, что выбранная мною тема достаточно актуальна и в настоящее время. Многое из созданного В.И. Вернадским как бы предназначалось для будущего, приобретая острую актуальность не сразу, а через десятки лет. Бессмертие Вернадского определяется, прежде всего, его научными достижениями, неиссякаемой плодотворностью его идей, которые сыграли ключевую, все возрастающую роль в формировании мировоззрения современного человека, понимании им своего места в природе, прямой ответственности за будущее биосферы, воспитании новой экологической морали и этики.
Конечно, и до Вернадского, и после него высказывались и высказываются разные идеи о биосфере. И все-таки учение его учение о биосфере продолжает оставаться наиболее цельным, завершенным, основополагающим.
При написании контрольной работы я опиралась на литературу следующих авторов: Баландина Р.К., Коробкина В.И., Передельского Л.В., Рузавина Г.И., Хорошавиной С.Г.
Цель данной контрольной работы – раскрыть учение В.И. Вернадского о биосфере и живом веществе.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: рассмотреть биосферу как живую саморегулирующую систему (понятие «биосфера», ее составные части и взгляд Вернадского на организованность биосферы), также рассмотреть идеи Вернадского о живом и косном веществе, идеи об эволюции биосферы, проанализировать функции живого вещества в биосфере Земли.
1. В.И. ВЕРНАДСКИЙ (1863-1945гг.)
Владимир Иванович Вернадский занимает особое место среди выдающихся представителей естествознания на рубеже 19-20 вв. Естествоиспытатель, мыслитель, ученый-энциклопедист, академик заложил важнейшие основы новой естественнонаучной картины мира, показал закономерности естественноисторического развития как грандиозного космопланетарного процесса. Современное естественнонаучное мышление, как уже отмечалось, только начинает постигать значение нарисованной им величественной картины мироздания.
В.И. Вернадский родился в Петербурге в 1863г. После окончания университета занялся минералогией и геохимией – проблемой изучения роли живого вещества в эволюции земной оболочки и биосферы.
Жизнь Вернадского была богата событиями: он много путешествовал, встречался с интересными людьми, активно участвовал в общественной жизни. И все-таки главными для него всегда оставались напряженная духовная деятельность, размышления, познание природы. В 1890 г. он подытожил свою работу и развернул широкую программу эволюции биосферы с момента ее возникновения до настоящего момента.
В 1884 году он выступил с докладом «Об осадочных перепонках» в университетском научно-литературном обществе, где уже присутствовали некоторые важнейшие идеи о биосфере.
С 1906 по 1918 год выходят в свет отдельные части его фундаментального труда «Опыт описательной минералогии», после чего начинается рассвет его творчества.
Первыми услышали начала учения о биосфере студенты Сорбонны (Франция), которым Вернадский читал лекции по геохимии в 1923-1924 годах. Но, вернувшись на родину в 1926 году, он публикует свою знаменитую монографию «Биосфера». Он предположил, что жизнь на земле имеет довольно древнее происхождение. В.И. Вернадский первым сказал, что жизнь – есть явление космическое, и начал исследовать ее влияние на развитие планеты. Жизнь – катализатор процесса развития. Он изложил историю развития биосферы и всей внешней оболочки земли. Пленка жизни, возникшая на поверхности планеты, многократно ускоряла процессы ее эволюции за счет способности поглощать и использовать энергию космоса, солнца и трансформировать с ее помощью земное вещество.[2]
В конце 1944 года у В.И. Вернадского произошло кровоизлияние в мозг, а 6 января 1945 года на восемьдесят втором году жизни он скончался.
2. БИОСФЕРА КАК ЖИВАЯ САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА
2.1. ПОНЯТИЕ БИОСФЕРА
Биосфера – вместилище жизни, сложная, целостная система, динамическое равновесие которой проявляется множеством параметров.
Биосфера – область активной жизни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу.
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), биокосное (создается с помощью живых организмов), а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеянные атомы.[3]
Биосфера, или биомасса Земли, – это совокупность всех живых существ в природе, которая имеет свои границы. Верхний предел биосферы ограничен сильнейшим солнечным и космическим излучением, поражающим все живое. Нижний предел – высокими температурами недр земли.
В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны между собой и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему.
2.2. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ БИОСФЕРЫ
Биосфера включает в себя все живые организмы, находящиеся во взаимодействии с физической средой Земли и обитающие в атмосфере, гидросфере и литосфере. Она представляет собой открытую систему, через которую проходит поток энергии от Солнца. Живые организмы аккумулируют солнечную энергию, превращают ее в химическую и создают все многообразие жизни.
Биосфера в главных своих чертах может быть охарактеризована по отдельным оболочкам, которые она охватывает. Чтобы иметь полное представление о биосфере рассмотрим каждую из ее оболочек.
Атмосфера
Атмосфера – наиболее легкая оболочка нашей планеты, граничащая с космическим пространством через которую осуществляется обмен веществ Земли с Космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы – водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, которая определяет тепловой режим поверхности планеты.
Одним из важнейших компонентов атмосферы является изотоп кислорода – озон. Его образование разложение связано с поглощением ультрафиолетового излучения Солнца, которое губительно для живых организмов. Озоновый слой является «экраном» от ультрафиолетового излучения и играет исключительно важную роль в сохранении жизни на Земле.
Гидросфера
Гидросфера – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности воды гидросфера проникает повсеместно в различные природные образования. Она находится в виде паров и облаков в земной атмосфере, формирует океаны и моря, существует в замороженном состоянии в высокогорных районах континентов, покрывает в виде мощных ледяных панцирей полярные участки Земли. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды.
Гидросфера находится в тесной связи с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы, в которые она входит как отдельный компонент.
Литосфера
Литосфера – это земная кора, наиболее неоднородная оболочка Земли. Земная кора состоит из осадочных, изверженных и метафорических горных пород различных форм залегания. В настоящее время под земной корой принято понимать верхний слой твердого тела Земли, расположенный выше сейсмической границы. Эта граница проходит на разных уровнях, на разных глубинах и отличается резким скачком сейсмических волн, возникающих при землетрясениях.
В.И. Вернадский в свое время пришел к выводу о дисимметрии планеты. По его мнению, если разделить земной шар по Тихоокеанскому побережью, то он будет состоять из двух полушарий:
- континентального, где сосредоточены все материки совместно с Атлантическим и Индийским океанами;
- океанического, которое займет площадь всего Тихого океана.
Такой характер планетарного рельефа нашей планеты имеет глубокие корни. Прежде всего, он связан со строением и составом земной коры в пределах континентального и океанического полушарий. Континентальная часть земной коры в течение длительной геологической истории находилась в ту или иную эпоху в области биосферы, что наложило свой отпечаток на облик, состав и распространенность осадочных горных пород и сосредоточенных в них месторождений полезных ископаемых в виде угля, нефти, горючих сланцев, кремнистых и карбонатных пород, связанных в прошлом с жизнедеятельностью организмов.[4] Поэтому континентальная земна кора имела и имеет прямое и косвенное отношение к биосфере Земли.
2.3. ОРГАНИЗОВАННОСТЬ БИОСФЕРЫ
Одним из главных аспектов учения В.И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, – писал В.И. Вернадский, – имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему» (В.И. Вернадский, 1934).[5]
В упрощенной форме организованность самой биосферы, по его мнению, можно выразить так: ни одна из точек биосферы не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в какой она когда-нибудь была раньше. В современных терминах это явление описывается как необратимость изменений, которые присущи любому процессу эволюции и развития.
У биосферы дополнительная особенность, отличающая ее от других оболочек планеты. Биосфера не только «работает и изнашивается», но и развивается в процессе работы, самосовершенствуется, активно и в большем масштабе накапливает, трансформирует энергию, усложняет свою организацию, обогащается информацией.
Биосфера – это саморегулирующая система, в которой все живые организмы связаны между собой. Эта система формировалась сотни тысяч лет. Независимо от человека биосфера сложилась как саморазвивающаяся и саморегулирующая система.
Однако человек с момента своего появления вмешивается в процессы самоуправляющей, саморегулирующей природной системы и воздействует на нее. В.И. Вернадский одним из первых заметил, что человечество вступило в новую эпоху, когда познав законы природы, оно проявляет себя как сила, способная сознательно управлять процессами в биосфере.
2.4. ИДЕИ В.И. ВЕРНАДСКОГО ОБ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ
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 были представлены анаэробными бактериями. Созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и сине-зеленых водорослей, а затем и настоящих водорослей и наземных растений, 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 животные. Главным в их развитии является выход на сушу и заселение материков, а затем появление человека.
Идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть кратко сформулированы таким образом:
1. Первоначально сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера.
2. В течение всей геологической истории на Земле никогда не наблюдались геологические эпохи, 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 ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В.И. Вернадский, 1934).[6]
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.
3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОСНОГО И ЖИВОГО ВЕЩЕСТВ
3.1. ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО
Центральным пунктом в учение В.И. Вернадского является понятие о живом веществе, которое он определяет как совокупность живых организмов.
Кроме растений и животных он включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.[7]
Это воздействие выражается, прежде всего, в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие новы виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества, как работу единого целого.
Придерживаясь принципа: чтобы оценить нечто, надо это потерять Вернадский предположил, как бы выглядела Земля, лишенная живого вещества. И констатировал: «Лик Земли стал бы так же неизменен и химически инертен, как является неподвижным лик Луны, как инертны осколки небесных светил… и проникающая небесные пространства космическая пыль».[8]
Вернадский первым стал исследовать жизнь как целое, как геологически своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Он подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям и участвуя в их изменении.
Итак, В.И. Вернадским был осуществлен первый шаг в изменении современной научной картины Вселенной, который характеризуется:
- введением живого вещества;
- определением его как явления планетарного или космического.
3.2. КОСНОЕ И ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО
Вещество, составляющее биосферу, существенно неоднородно. Поэтому различают не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые Вернадский называет косными. Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты.
Так как живое вещество является определяющим компонентом биосферы, Вернадский считает, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Происходит непрерывная миграция атомов косного вещества биосферы в живое и обратно.
В.И. Вернадский подчеркивал принципиальное значение связей живого и косного вещества, фундаментальный характер биологического единства земных естественноприродных процессов: «Между косным и живым веществом есть непрерывная, никогда не прекращающаяся связь, которая может быть выражена как непрерывный биогенный ток атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно. Этот биогенный ток атомов вызывается живым веществом. Он выражается в непрекращающемся никогда дыхании, размножении и т.п.».[9]
Важная сторона в учении Вернадского о биосфере и живом веществе состоит в том, что он постоянно поддерживал космические, «вселенские» аспекты процессов и явлений, происходящих в живом веществе, то есть все живое на нашей планете создается и поддерживается космической энергией Солнца.
3.3. ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ ЗЕМЛИ
В.И. Вернадский выделил пять функций живого веществ в атмосфере Земли:
1. Газовая функция. Осуществляется зелеными растениями. Для синтеза органических веществ растения используют углекислый газ, выделяя при этом в атмосферу кислород. Весь остальной органический мир использует кислород в процессе дыхания и пополняет при этом запасы углекислого газа в атмосфере. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменяется газовый состав атмосферы: снижается содержание углекислого газа и увеличивается концентрация кислорода. Таким образом, живое вещество качественно изменило состав атмосферы.
2. С газовой функцией тесно связана окислительно-восстановительная функция. В процессе своей жизнедеятельности и после своей гибели организмы, обитающие в разных водоемах, регулируют кислородный режим
и тем самым создают условия, благоприятные для растворения ряда металлов, что приводит к образованию осадочных пород.
3. Концентрационная функция проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы, например, в таких растениях, как осока, хвощ содержится много кремния. Благодаря осуществлению этой функции живые организмы создали многие осадочные породы: залежи мела, известняка и т. п.
4. Биохимическая функция связана с ростом, размножением и перемещением живых организмов в пространстве. Размножение приводит к быстрому распространению живых организмов и расползанию живого вещества в разные географические области.
5. Биохимическая деятельность охватывает все возрастающее количества вещества земной коры для нужд промышленности, транспорта, сельского хозяйства и бытовых потребностей человека.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Важнейшая значимость учения В.И. Вернадского во весь рост проявилась лишь во второй половине 20 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.
Биосфера – область активной жизни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу.
В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны между собой и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему.
Организованность биосферы – один из главных аспектов учения В.И. Вернадского, где он рассматривает организованность как согласованное взаимодействие живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды.
Биосфера – это саморегулирующая система, в которой все живые организмы связаны между собой. Эта система формировалась сотни тысяч лет. Независимо от человека биосфера сложилась как саморазвивающаяся и саморегулирующая система.
Центральным пунктом в учение В.И. Вернадского является понятие о живом веществе, которое он определяет как совокупность живых организмов.
Вернадский первым стал исследовать жизнь как целое, как геологически своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Он подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям и участвуя в их изменении.
Так как живое вещество является определяющим компонентом биосферы, Вернадский считает, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Происходит непрерывная миграция атомов косного вещества биосферы в живое и обратно.
Важная сторона в учении Вернадского о биосфере и живом веществе состоит в том, что он постоянно поддерживал космические, «вселенские» аспекты процессов и явлений, происходящих в живом веществе, то есть все живое на нашей планете создается и поддерживается космической энергией Солнца.
В своем учение Вернадский выделил несколько важных функций живого вещества в биосфере Земли: газовая функция, окислительно-
В учение о биосфере Вернадский также рассматривал идеи об эволюции биосферы и пришел к следующим выводам: вначале сформировалась литосфера, а затем – биосфера; современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох; живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре, а их количество бесконечно велико и действуют они в течение большого промежутка времени; основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.
- В.И.Вернадский о ноосфере
- В.И. Вернадский о природе науки
- Вивчаючи історію психологі
- Вивчення атомної фізики
- Вивчення біоелектричної активності мозку
- Вивчення затрат робочого часу. Методи вивчення затрат робочого часу
- Вивчення операцій мислення у молодших школярів
- Вибрация и ее воздействие на человека
- Вибрация и ее воздействие на человека. Методы снижения вибрации
- Вибрация и её характеристики
- Виброакустические колебания и вибрации
- Виведеня продукции национального виробника "Слобожаньский мед" на зовнишни ринки
- В.И.Вернадский о биосфере
- В.И. Вернадский о биосфере и ноосфере
