Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Мая 2010 в 17:09, реферат
В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.
Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли".
I. Характеристика и состав биосферы.
II. В.И.Вернадский о биосфере и “живом веществе”.
III. Биогенная миграция химических элементов и биогеохимические принципы.
IV. Биосфера и человек. Ноосфера.
V. Роль человеческого фактора в развитии биосферы.
таблица
Геологическая
деятельность I рода – построение тела
организмов и переваривание пищи, – конечно,
является более значительной. Классическим
стало функциональное определение жизни,
данное Фридрихом Энгельсом: “жизнь есть
способ существования белковых тел, существенным
моментом которого является постоянный
обмен веществ с окружающей их внешней
природой, причем с прекращением этого
обмена веществ прекращается и жизнь”
.
Сейчас появилась возможность вычислить
скорость этого обмена. Так, по данным
Л.Н.Тюрюканова, в пшенице, например, полная
смена атомов происходит для фосфора за
15 суток, а для кальция – в 10 раз быстрее:
за 1,5 суток! Собственно говоря, постоянный
обмен веществ между живым организмом
и внешней средой и обусловливает проявление
большинства функций живого вещества
в биосфере, которые мы рассмотрим и этой
части книги. По подсчетам биолога П.Б.Гофмана-Кадошникова,
в течение жизни человека через его тело
проходит 75 т воды, 17 т углеродов, 2,5 т белков,
1,3 т жиров. Между тем по геохимическому
эффекту своей физиологической деятельности
человек отнюдь не самый важный вид разнородного
живого вещества биосферы. Геохимический
эффект физиологической деятельности
организмов обратно пропорционален их
размерам, и наиболее значимой оказывается
деятельность прокариотов – бактерий
и цианобактерий.
Большое значение имеет также количество
пропускаемого через организм вещества.
В этом отношении максимальный геохимический
эффект на суше имеют грунтоеды, а в океане
– илоеды и фильтраторы. Еще Чарлз Дарвин
подсчитал, что слой экскрементов, выделяемых
дождевыми червями на плодородных почвах
Англии, составляет около 5 мм в год! Таким
образом, почвенный пласт мощностью в
1 м дождевые черви полностью пропускают
через свой кишечник за 200 лет. В океане
с дождевыми червями по “пропускной способности”
могут конкурировать их близкие родственники,
представители того же типа кольчатых
червей – полихеты, а также ракообразные.
Достаточно 40 экземпляров полихет на 1
м2, чтобы поверхностный слой донных
осадков мощностью в 20 – 30 см ежегодно
проходил через их кишечник. Субстрат
при этом существенно обогащается кальцием,
железом, магнием, калием и фосфором по
сравнению с исходными илами.
Копролиты (ископаемые остатки экскрементов)
известны в геологических отложениях,
начиная с ордовика, однако бесспорно,
что большинство их при геологических
описаниях не учитывается. Происходит
это из-за слабой изученности вопроса
и из-за отсутствия диагностических признаков
для определения копролитов.
Между тем в донных отложениях современных
водоемов фекальные комочки беспозвоночных
распространены очень широко и нередко
являются основной частью осадка. В южной
Атлантике, например, илы почти нацело
слагаются фекалиями планктонных ракообразных,
а по берегам Северного моря донные осадки,
образованные фекалиями мидий, имеют мощность
до 8 м.
Биогенная миграция атомов II рода – механическая
– отчетливо проявляется в наземных экосистемах
с хорошо развитым почвенным покровом,
позволяющим животным создавать глубокие
укрытия (гнездовые камеры термитов, например,
расположены на глубине 2 – 4 м от поверхности).
Благодаря выбросам землероев, в верхние
слои почвы попадают первичные невыветрившиеся
минералы, которые, разлагаясь, вовлекаются
в биологический круговорот. Недаром известный
геолог Г.Ф.Мирчинк (1889 – 1942) называл сурка-тарбагана
“лучшим геологом Забайкалья” – его
норы окружены “коллекциями” горных
пород, добытых с глубины нескольких метров!
Понятие “нора” и “гнездо” обычно ассоциируются
у нас с грызунами и птицами. Между тем
биогенная миграция атомов II рода распространена
не только в наземных, но и в морских экосистемах,
и здесь ее роль, может быть, еще более
значительна. И на дне моря организмы строят
себе укрытия, причем не только в мягком,
но и в скальном грунте. Олигохеты и полихеты
углубляются в грунт на 40 см и более. Двустворчатые
моллюски зарываются обычно неглубоко,
но некоторые из них – солениды и миа –
роют норы, которым позавидует и сурок:
они достигают глубины нескольких метров.
В зоне прибоя и на перемываемом волнами
песке – вот беда! – норы не выроешь и
гнездо не совьешь. Приходится сверлить
скальные породы. И сверлят. Сверлят водоросли
и губки, бактерии и моллюски, полихеты,
морские ежи, рачки...
Сверлильщики появились в далеком геологическом
прошлом. Источенные ими породы находят
даже в докембрийских отложениях; и поныне
они продолжают свою разрушительную работу.
Сверлящая деятельность моллюсков фолад
вызывает иногда катастрофические последствия
. Когда в районе Сочи в результате непродуманного
строительства берег обнажился от гальки,
он начал отступать со скоростью до 4 м
в год. Главным виновником разрушения
были фолады, которые заселили каждый
метр скального берега, сложенного глинистыми
сланцами, и принялись дружно сверлить
себе подводные норки. К счастью, был найден
выход: берег стали укреплять поперечными
стенками, а между ними засыпать гальку.
В результате сверлильщики были уничтожены,
движущаяся под ударами волн галька перемолола
их. А в Западной Европе не менее опасную
деятельность проводит случайно завезенный
из Китая мохнаторукий краб – он проник
во многие реки, и, строя свои норы, подрывает
берега и разрушает плотины.
К биогенной миграции II рода можно отнести
и перемещение самого живого вещества.
Сюда относятся сезонные перелеты птиц,
перемещения животных в поисках корма,
массовые миграции животных. Естественно,
что все эти разнообразные формы движения
живого вызывают и транспортировку небиогенного
вещества.
Вернадский, как мы видели, подразделял
процессы, осуществляемые в биосфере живым
веществом, по характеру самих процессов.
Несколько иначе подошел к этому вопросу
современник Владимира Ивановича Н.А.Андрусов.
“Химическая деятельность организма
вообще, имеющая геологическое значение
,– писал Андрусов,– может быть сведена
к двум категориям: во-первых, к образованию
на наружной поверхности или внутри твердых
выделений, способных сохраняться; во-вторых,
к образованию жидких и газообразных выделений,
способных вступать в различные химические
реакции с окружающим неорганическим
миром”. По существу, эту же мысль развивала
на современном материале микробиолог
Т.В.Аристовская. Она указала, что миграция
атомов химических элементов может быть
как прямым, так и косвенным результатом
жизнедеятельности организмов (в первую
очередь бактерий). В таблице совмещены
классификационные подходы Вернадского
(горизонтальные ряды) и Андрусова – Аристовской
( вертикальные столбцы). Для понимания
той работы, которую совершает живое вещество
в биосфере, очень важными являются три
основных положения, которые Владимир
Иванович называл “биогеохимическими
принципами”.
В формулировке В.И.Вернадского они звучат
следующим образом:
Для Вернадского
I биогеохимический принцип был тесно
связан со способностью живого вещества
неограниченно размножаться в оптимальных
условиях. “Вихрь атомов”, который представляет
собой жизнь, по определению Жоржа Кювье,
стремится к безграничной экспансии. Следствием
этого и является максимальное проявление
биогенной миграции атомов в биосфере.
II биогеохимический принцип, по существу,
затрагивает кардинальную проблему современной
биологической теории – вопрос о направленности
эволюции организмов. По мысли Вернадского,
преимущества в ходе эволюции получают
те организмы, которые приобрели способность
усваивать новые формы энергии или “научились”
полнее использовать химическую энергию,
запасенную в других организмах. В ходе
биологической эволюции, таким образом,
увеличивается “КПД” биосферы в целом.
Чисто математически это показал В.В.Алексеев,
который на основе расчетов пришел к следующим
выводам: “Эволюция должна идти в направлении
увеличения скорости обмена веществом
в системе”. И далее: “Становится понятным,
почему образовались ферменты, роль которых
заключается в резком увеличении скоростей
реакций, идущих при обычных условиях
исключительно медленно”.
II биохимический принцип Вернадского
получает подтверждения на самом разнообразном
эмпирическом материале. Так, в 1956 году
почвовед В.Л.Ковда изложил результаты
химического исследования более 1300 образцов
золы современных высших растений. На
этом обширнейшем фактическом материале
автор пришел к выводу, что (за несколькими
исключениями) зольность растений возрастает
от представителей древних таксонов к
более молодым. Эта закономерность – одно
из частных проявлений II биогеохимического
принципа. Вообще же его проявления в биосфере
очень многообразны и довольно неожиданны.
Возьмем другой пример из области ботаники.
Магаданский ботаник А.П.Хохряков недавно
установил своеобразную направленность
эволюции высших растений – интенсификацию
смен органов в ходе индивидуального развития
организма. “Так, по мнению Хохрякова,
у древних древовидных плаунов – лепидодендронов
– смене была подвержена только часть
листьев. У более продвинутых в эволюционном
отношении растений – папоротникообразных
– опадают также только листья, но у них
в единицу времени по отношению к массе
всего тела сменяется большая часть, чем
у лепидодендронов. У наиболее примитивных
голосеменных – саговников – сменам также
подвержены только листья, да и то за исключением
оснований. У хвойных периодически сменяются
ветви и кора. Наконец, на примере цветковых
мы наиболее четко видим переход от многолетних
форм (деревья и кустарники) к однолетним
(травы). Этот же переход наблюдается и
у других таксонов высших растений: среди
древних хвощей и плаунов господствовали
древовидные формы, а современные нам
овощи и плауны – травы; среди папоротников
в геологическом прошлом было много древовидных,
а сейчас древовидные папоротники вымирают.
Такая интенсификация смен, естественно,
приводит к усилению биогенной миграции
атомов в биосфере. И здесь “работает”
II принцип...
III биогеохимический принцип также связан
со “всюдностью” или “давлением” жизни.
Этот фактор обеспечивает безостановочный
захват живым веществом любой территории,
где возможно нормальное функционирование
живых организмов.
Таблица
Характер и локализация
процессов, осуществляемых
живым веществом.
|
IV.
Биосфера и человек.
Ноосфера.
Вернадский, анализируя геологическую
историю Земли, утверждает, что наблюдается
переход биосферы в новое состояние –
в ноосферу под действием новой геологической
силы, научной мысли человечества. Однако
в трудах Вернадского нет законченного
и непротиворечивого толкования сущности
материальной ноосферы как преобразованной
биосферы. В одних случаях он писал о ноосфере
в будущем времени (она еще не наступила),
в других в настоящем (мы входим в нее),
а иногда связывал формирование ноосферы
с появлением человека разумного или с
возникновением промышленного производства.
Надо заметить, что когда в качестве минералога
Вернадский писал о геологической деятельности
человека, он еще не употреблял понятий
“ноосфера” и даже “биосфера”. О формировании
на Земле ноосферы он наиболее подробно
писал в незавершенной работе “Научная
мысль как планетное явление”, но преимущественно
с точки зрения истории науки.
Итак, что же ноосфера: утопия или реальная
стратегия выживания? Труды Вернадского
позволяют более обоснованно ответить
на поставленный вопрос, поскольку в них
указан ряд конкретных условий, необходимых
для становления и существования ноосферы.
Перечислим эти условия:
Проследим, насколько выполняются эти условия в современном мире и остановимся более подробно на некоторых из них.
Таким образом,
мы видим, что налицо все те конкретные
признаки, все или почти все условия, которые
указывал В.И.Вернадский для того, чтобы
отличить ноосферу от существовавших
ранее состояний биосферы. Процесс ее
образования постепенный, и, вероятно,
никогда нельзя будет точно указать год
или даже десятилетие, с которого переход
биосферы в ноосферу можно будет считать
завершенным. Но, конечно, мнения по этому
вопросу могут быть разные.
Сам Вернадский, замечая нежелательные,
разрушительные последствия хозяйствования
человека на Земле, считал их некоторыми
издержками. Он верил в человеческий разум,
гуманизм научной деятельности, торжество
добра и красоты. Что-то он гениально предвидел,
в чем-то, возможно, он ошибался. Ноосферу
следует принимать как символ веры, как
идеал разумного человеческого вмешательства
в биосферные процессы под влиянием научных
достижений. Надо в нее верить, надеяться
на ее пришествие, предпринимать соответствующие
меры.
V. Роль человеческого
фактора в развитии
биосферы.
Центральной темой учения о ноосфере является
единство биосферы и человечества. Вернадский
в своих работах раскрывает корни этого
единства, значение организованности
биосферы в развитии человечества. Это
позволяет понять место и роль исторического
развития человечества в эволюции биосферы,
закономерности ее перехода в ноосферу.
Одной из ключевых идей, лежащих в основе
теории Вернадского о ноосфере, является
то, что человек не является самодостаточным
живым существом, живущим отдельно по
своим законам, он сосуществует внутри
природы и является частью ее. Это единство
обусловлено прежде всего функциональной
неразрывностью окружающей среды и человека,
которую пытался показать Вернадский
как биогеохимик. Человечество само по
себе есть природное явление и естественно,
что влияние биосферы сказывается не только
на среде жизни но и на образе мысли.
Но не только природа оказывает влияние
на человека, существует и обратная связь.
Причем она не поверхностная, отражающая
физическое влияние человека на окружающую
среду, она гораздо глубже. Это доказывает
тот факт, что в последнее время заметно
активизировались планетарные геологические
силы. “...мы все больше и ярче видим в действии
окружающие нас геологические силы. Это
совпало, едва ли случайно, с проникновением
в научное сознание убеждения о геологическом
значении Homo sapiens, с выявлением нового
состояния биосферы — ноосферы — и является
одной из форм ее выражения. Оно связано,
конечно, прежде всего с уточнением естественной
научной работы и мысли в пределах биосферы,
где живое вещество играет основную роль”
. Так, в последнее время резко меняется
отражение живых существ на окружающей
природе. Благодаря этому процесс эволюции
переносится в область минералов. Резко
меняются почвы, воды и воздух. То есть
эволюция видов сама превратилась в геологический
процесс, так как в процессе эволюции появилась
новая геологическая сила. Вернадский
писал: “Эволюция видов переходит в эволюцию
биосферы” .
Здесь естественно напрашивается вывод
о том, что геологической силой является
собственно вовсе не Homo Sapiens, а его разум,
научная мысль социального человечества.
В “Философских мыслях натуралиста”
Вернадский писал: “Мы как раз переживаем
ее яркое вхождение в геологическую историю
планеты. В последние тысячелетия наблюдается
интенсивный рост влияния одного видового
живого вещества — цивилизованного человечества
— на изменение биосферы. Под влиянием
научной мысли и человеческого труда биосфера
переходит в новое состояние — в ноосферу”
.
Мы являемся наблюдателями и исполнителями
глубокого изменения биосферы. Причем
перестройка окружающей среды научной
человеческой мыслью посредством организованного
труда вряд ли является стихийным процессом.
Корни этого лежат в самой природе и были
заложены еще миллионы лет назад в ходе
естественного процесса эволюции. “Человек...
составляет неизбежное проявление большого
природного процесса, закономерно длящегося
в течение, по крайней мере, двух миллиардов
лет” .
Отсюда, кстати, можно заключить что высказывания
о самоистреблении человечества, о крушении
цивилизации не имеют под собой веских
оснований. Было бы по меньшей мере странно,
если бы научная мысль – порождение естественного
геологического процесса противоречила
бы самому процессу. Мы стоим на пороге
революционных изменений в окружающей
среде: биосфера посредством переработки
научной мыслью переходит в новое эволюционное
состояние – ноосферу.
Заселяя все уголки нашей планеты, опираясь
на государственно организованную научную
мысль и на ее порождение, технику, человек
создал в биосфере новую биогенную силу,
поддерживающую размножение и дальнейшее
заселение различных частей биосферы.
Причем вместе с расширением области жительства,
человечество начинает представлять себя
все более сплоченную массу, так как развивающие
средства связи – средства передачи мысли
окутывают весь Земной шар. “Этот процесс
– полного заселения биосферы человеком
– обусловлен ходом истории научной мысли,
неразрывно связан со скоростью сношений,
с успехами техники передвижения, с возможностью
мгновенной передачи мысли, ее одновременного
обсуждения всюду на планете” .
При этом человек впервые реально понял,
что он житель планеты и может и должен
мыслить и действовать в новом аспекте,
не только в аспекте отдельной личности,
семьи или рода, государств или их союзов,
но и в планетном аспекте. Он, как и все
живое, может мыслить и действовать в планетном
аспекте только в области жизни — в биосфере,
в определенной земной оболочке, с которой
он неразрывно, закономерно связан и уйти
из которой он не может. Его существование
есть ее функция. Он несет ее с собой всюду.
И он ее неизбежно, закономерно, непрерывно
изменяет. Похоже, что впервые мы находимся
в условиях единого геологического исторического
процесса, охватившего одновременно всю
планету. XX век характерен тем, что любые
происходящее на планете событие связываются
в единое целое. И с каждым днем социальная,
научная и культурная связанность человечества
только усиливается и углубляется. “Увеличение
вселенскости, спаянности всех человеческих
обществ непрерывно растет и становится
заметным в немногие годы чуть не ежегодно”
.
Результат всех вышеперечисленных изменений
в биосфере планеты дал повод французскому
геологу Тейяр де Шардену заключить, что
биосфера в настоящий момент быстро геологически
переходит в новое состояние – в ноосферу,
то есть такое состояние в котором человеческий
разум и направляемая им работа представляют
собой новую мощную геологическую силу.
Это совпало, видимо не случайно, с тем
моментом когда человек заселил всю планету,
все человечество экономически объединилось
в единое целое и научная мысль всего человечества
слилась воедино, благодаря успехам в
технике связи. Таким образом: