Основные концепции биосферы.

Оглавление
1. Биосфера
1.1. Понятие о биосфере
1.2. Структурные уровни биосферы
1.3. Абиотические компоненты биосферы
1.4. Живое вещество биосферы
1.5. История развития биосферы
2. Учение о биосфере
2.1. История изучения биосферы
2.2. Учение Вернадского
3. Человек и биосфера
Список литературы

Основные концепции биосферы.

Биосфера сильно подверглась изменениюв период активного формирования технической оболочки – техногенных и природно-технических комплексов (результатов производственной деятельности), которой окружил себя человек. Начало этапа связано с появлением 10-15 тыс. лет назад городских поселений1.
Последняя, высшая стадия развития биосферы, связанная прежде всего с превращением одностороннего использования природных ресурсов (характерно для техногенеза) в разумно-управляемую социально-природную систему (ноосферу). Ее особенностью является взаимополезное взаимодействие природы и человеческого сообщества, где человеческая деятельность становится определяющим фактором глобального развития, в частности внешнего облика окружающей его среды7. При этом, так как человечество может существовать только в благоприятном для жизни слое – биосфере, то основной целью построения ноосферы является сохранение того типа биосферы, который обеспечивает выживание и развитие человека и его взаимодействия с окружающей средой. Термин впервые введен и описан советским ученым В.Вернадским.
2. Учение о биосфере
Современное понимание термина «биосфера» и выделение ее, как области распространения живого вещества возможно благодаря трудам Ж.-Б. Ламарка, Э.Зюсса, В. Вернадского и других ученых, благодаря которым биосфера стала центральным объектом изучения новой науки – экологии. Изучение биосферы и планирование ее будущего развития не может отделяться от изучения истории ее становления.
2.1. История изучения биосферы
Термин «биосфера» в буквальном переводе означает сферу жизни, и в таком смысле он впервые был введен в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831-1914)8. Он подразумевал под биосферой самостоятельную сферу, пересекающуюся с другими земными сферами, в которой на Земле существует жизнь. Он дал определение биосферы как совокупности организмов, ограниченной в пространстве и времени и обитающей на поверхности Земли. Таким образом, первоначально понятием «биосфера» обозначалась совокупность только живых организмов. Связь живой и неживой природы трактовалась односторонне: отмечалась только зависимость живых организмов от химических, физических, геологических и других факторов, однако обратное воздействие оставалось вне поля зрения ученых.
Первым биологом, указавшим на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б. Ламарк. В своей книге «Гидрогеология» он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались в результате деятельности живых организмов.
Затем учению о живой природе был посвящен многотомный труд А. Гумбольдта «Космос», в котором он ввел понятие жизненной среды, понимая под ним оболочку Земли, куда входят атмосферные, морские и континентальные процессы и весь органический мир9.
Факты и положения о биосфере постепенно накапливались в связи с развитием различных биологических и геологических наук.
Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, о воздействии живых организмов и их систем на окружающие их химические, физические и геологические факторы все больше проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Поэтому на рубеже XIX— XX вв. в науке все чаще используется холистический, или целостный, подход к изучению природы.
Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны, зависит, а с другой - сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача - конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863-1945).
2.2. Учение Вернадского
Создание учения о биосфере принадлежит выдающемуся русскому ученому В.И. Вернадскому (работы «Биосфера», 1926 г., «Биогеохимические очерки», «Химическое строение биосферы Земли» и др.).
Согласно воззрениям Вернадского весь облик Земли, все ее ландшафты, атмосфера, химический состав вод, толща осадочных пород обязаны своим происхождением живому веществу1. Жизнь – это связующее звено между Космосом и Землей, которое используя энергию, приходящую из космоса, трансформирует косное вещество, создает новые формы материального мира. Так, живые организмы создали почву, наполнили атмосферу кислородом, оставили после себя километровые толщи осадочных пород и топливные богатства недр, многократно пропустили через себя весь объем Мирового океана. Вернадский не занимался проблемой возникновения жизни, он понимал ее как естественный этап самоорганизации материи в любой части космоса, приводящий к возникновению все новых форм ее существования.
В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества:
1. Живое.
2. Биогенное (возникшее из живого или подвергшееся переработке).
3. Косное (абиотическое, образованное вне жизни).
4. Биокосное (возникшее на стыке живого и неживого; к биокосному, по Вернадскому, относится почва).
5. Вещество в стадии радиоактивного распада.
6. Рассеянные атомы.
7. Вещество космического происхождения.
Вернадский был сторонником гипотезы панспермии (занесения жизни на Землю из космоса). Методы и подходы кристаллографии Вернадский распространял на вещество живых организмов. Он считал, что живое вещество развивается в реальном пространстве, которое обладает определённой структурой, симметрией и дисимметрией. Строение вещества соответствует некоему пространству, а их разнообразие свидетельствует о разнообразии пространств. Таким образом, живое и косное не могут иметь общее происхождение, они происходят из разных пространств, извечно находящихся рядом в Космосе. Некоторое время Вернадский связывал особенности пространства живого вещества с его предполагаемым неевклидовым характером, но по неясным причинам отказался от этой трактовки и стал объяснять пространство живого как единство пространства-времени10.
Говоря о принципах существования биосферы, В.И. Вернадский прежде всего уточняет понятие и способы функционирования «живого вещества». Живое вещество есть совокупность организмов, участвующих в разнообразных геохимических процессах, изменяющим облик земной коры. Организмы усваивают из окружающей среды химические элементы, необходимые для построения своих тел, и возвращают их в процессе жизнедеятельности и после смерти в ту же самую среду. Таким образом, и живое, и «косное вещество» находятся в непрерывном, тесном взаимодействии, в бесконечном круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое.
Обладая значительно большей активностью, чем неорганическая природа, живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем, включая биоценозы. Последние, в свою очередь, неизбежно входят во взаимодействие между собой, что в конечном счете уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни — биосферы.
Основные выводы учения Вернадского о биосфере
1. Принцип целостности утверждает, что биосфера, жизнь существуют как единое целое. Вернадский ввел понятие живого вещества как совокупности всех живых организмов планеты, включая человека.
2. Принцип гармонии биосферы. В своих представлениях о живом веществе он исходил из того, что в процессе жизнедеятельности организмы получают из окружающей среды необходимые химические вещества, а после смерти они возвращают их обратно и таким образом живое и неживое находится в постоянном взаимодействии2.
3. Принцип значительности роли живого в эволюции Земли утверждает, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, взятые в целом. Облик Земли как небесного тела фактически сформирован жизнью.
4. Основная роль биосферы состоит в трансформации солнечной энергии в действенную энергию Земли. Космическая энергия вызывает развитие жизни, которое достигается размножением.
5. Правило инерции заключается в распространении жизни по земной поверхности из-за проявления ее геохимической энергии. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные.
6. Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел утверждает, что раз вошедший в организм элемент проходит длинный ряд состояний и при этом организм вводит в себя только необходимое количество элементов.
7. Пределы жизни определяются физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обусловливается лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Например, интервал температуры жизни в 430° (от -250 °С до +180 °С) является предельным тепловым полем.
8. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат приспособленности в ходе времени.
3. Человек и биосфера
Появление человека как «homo sapiens» в свою очередь качественным образом изменило как саму биосферу, так и результаты ее влияния.
Миллионы лет назад, на заре формирования человека как разумного существа, его воздействие на окружающую среду ничем не отличалось от воздействия других животных. И лишь за последние несколько тысячелетий, его влияние на жизнь планеты стало качественно другим, все более существенным.
Так, для удовлетворения собственных потребностей человек на протяжении своей истории использовал десятки и сотни тысяч видов диких живых организмов. С одной стороны, он одомашнил или вывел огромное количество животных или культурных видов растений, тем самым значительно увеличив разнообразие органических форм в биосфере, а с другой — многие виды растений и животных были подвергнуты человеком беспощадному сознательному или случайному уничтожению.
В этом взаимодействии живая природа не остается нейтральной. Если геосфера в целом относительно пассивно реагирует на вмешательство в нее человека, то живое вещество, наоборот, весьма активно приспосабливается к новым условиям существования. Например, многократно возросла устойчивость и невосприимчивость многих насекомых и грызунов к ядам, применяемым человеком. Появляются мутационные или измененные виды живых организмов и популяции, вполне приспособленные к техногенной и загрязненной среде обитания. Многие виды животных активно меняют формы своего существования, приспосабливаясь к обитанию по соседству и во взаимодействии с человеком (в частности, птицы, мелкие животные).
Далеко не все творения человека находятся в гармонии с окружающей действительностью. И если живые организмы, созданные человеком, в большинстве своем вписываются в общую систему природы, то этого нельзя сказать о предметах, сотворенных человеком: зданиях, сооружениях, ландшафтах. Кроме того, созданное человеком, как правило, не способствует созданию новых запасов энергии. Бесконечное же истребление полезных ископаемых и живого вещества, загрязнение окружающей среды, сомнительные изобретения (ядерное, водородное, технотронное оружие) ставят на грань катастрофы само существование не только разумной жизни, но и жизни как таковой11.