Роль человеческого фактора в развитии биосферы

                              План 

Введение…………………………………………………………….....3 

Состав и характеристика биосферы………….……………..………..4  

В.И.Вернадский о биосфере …………………………………….…...7  

Деятельность  живого вещества в биосфере и биогеохимические принципы……………………………………………………………..11 

Ноосфера  ……………………………………………………………..15 

Роль  человеческого фактора в развитии  биосферы……………….18 

Заключение…………………………………………………………...22 

Список  использованной литературы………………………………..23 
 
 
 
 
 
 
 

                              Введение

     Имя великого русского ученого и мыслителя  Владимира Ивановича Вернадского широко известно и высокочтимо во всем цивилизованном мире. Естествоиспытатель, основоположник геохимии, биогеохимии, минеролог, кристаллограф, автор трудов по философии естествознания, науковедению, он является величиной XX века.

     Одно  из величайших достижений Вернадского в естествознании – учение о биосфере Земли, и неизбежности ее превращения под действием коллективного разума и труда человечества в ноосферу, которая будет удовлетворять все материальные и духовные потребности численно возрастающего человечества.

     В своей книге «Биосфера» В.И. Вернадский впервые показал, что биосфера –  закономерный результат развития нашей  планеты, ее верхней области земной коры. Живые организмы в биосфере – не случайные гости, а часть  закономерной организованности, единого образования. Он так же отмечал, что особую роль в биосфере играют биологические круговороты, где важнейшим процессом является фотосинтез, осуществляемый растительностью планеты. Вернадский также впервые получил количественный показатель, подтверждающий дисимметрию планеты, и указал на возможность нахождения «дисимметричных явлений» даже в Космосе. Несмотря на то, что в его работах иногда встречаются разночтения и противоречия, в целом они образуют грандиозную упорядоченную структуру, своеобразное единство - учение о биосфере.

     Учение  В.И. Вернадского о биосфере и  ноосфере в наше время стало основой  экологической стратегии человечества, от которой зависит его будущее. 
 
 

                  Состав и характеристика биосферы

       Биосфера (греч. bios – жизнь, sphaira – шар, сфера) – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека. В буквальном переводе термин «биосфера» обозначает сферу жизни и в таком смысле он был впервые введен в науку геологом из Австрии Эдуардом Зюссом в 1875 г.

     5oПервым из биологов, ясно указавшим на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж. Б. Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов. Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

     Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845–1920) трех способов питания живых организмов: 
* автотрофное – построение организма за счет использования веществ неорганической природы;

* гетеротрофное  – строение организма за счет использования низкомолекулярных органических соединений;

* миксотрофное – смешанный тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный).

       Биосфера  охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом. Атмосфера имеет несколько слоев:

* тропосфера  – нижний слой, примыкающий к  поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около  80% газового состава атмосферы  и весь водяной пар;

* стратосфера;

* ноносфера – там «живое вещество» отсутствует.

Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%). Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде.

     Гидросфера  – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мг/л растворимых веществ. Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

     Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится  половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах.  Таким образом,  в количественном отношении земная кора – это «царство» кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.

     Постепенно  идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на  окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку все шире проникают идеи целостного подхода к изучению природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.

     Результаты  такого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на абиотические, или физические, условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко увеличить, и все они свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли. 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. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945).

                      В.И.Вернадский о биосфере

     Центральным в этой концепции является  понятие о живом веществе, которое В.И.Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных, В.И.Вернадский 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. Это воздействие сказывается, прежде всего, в создании  многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие 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.

     По  мнению В.И.Вернадского, в прошлом  не придавали значения двум важным факторам,  которые  характеризуют  живые  тела и продукты их жизнедеятельности:

• открытию Пастера о преобладании оптически активных соединений,  связанных с диссимметричностью пространственной структуры молекул,  как отличительной особенности живых тел;
• явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику  биосферы  и их влияние на неживые тела.

Ведь  в состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые  В.И.Вернадский  называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т. д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы,  поверхностные воды и т.п.). Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, но оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты.

     Поскольку живое вещество является определяющим компонентом  биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться  только в рамках целостной системы  биосферы.  Не случайно,  поэтому В.И.Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим  образом материально и энергетически с ней связаны, являются  огромной  геологической силой, ее определяющей. Исходной  основой существования биосферы происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей  планеты, и в первую очередь, ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике, или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а  последний  в свою очередь – жизненные циклы всех существующих на ней организмов.  Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете.

     Решающее  отличие живого вещества от косного  заключается в следующем:

• изменения и процессы в живом веществе происходят значительно быстрее, чем в косных телах. Поэтому для характеристики  изменений в живом   веществе используется понятие  исторического,  а  в  косных  телах – геологического времени. Для сравнения отметим,  что секунда геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет исторического;
• в  ходе  геологического  времени  возрастают  мощь  живого  вещества  и его воздействие на косное вещество биосферы. Это воздействие,  указывает В.И. Вернадский, проявляется, прежде всего «в непрерывном биогенном токе атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно»;
• только в живом веществе происходят качественные изменения организмов в ходе геологического времени. Процесс и механизмы  этих  изменений  впервые  нашли объяснение  в  теории  происхождения  видов путем естественного  отбора Ч.Дарвина (1859 г.);
• живые организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей среды, адаптируются к ней и,  согласно  теории Дарвина,   именно постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции.

В.И.Вернадский высказывает предположение, что живое вещество, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды. Для  подтверждения своей мысли он ссылается на особую организованность самой биосферы. По его мнению, в упрощенной модели эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек  биосферы  «не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в  какой  когда-нибудь  была раньше».  В современных терминах  это явление можно описать как необратимость  изменений,  которые  присущи  любому  процессу   эволюции  и развития. Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и на природные биокосные тела, например, почвы, наземные и подземные воды  и т. д. Это подтверждается тем, что почвы и  реки девона совсем другие, чем третичной и тем более нашей эпохи. Таким образом, эволюция видов постепенно распространяется и переходит на всю биосферу.

     Поскольку  эволюция  и   возникновение  новых  видов  предполагают существование своего начала, постольку закономерно возникает вопрос: а  есть ли такое начало у жизни? Если есть, то где его искать  –  на Земле или в Космосе? Может ли возникнуть живое из неживого? В.И.Вернадский подробно рассматривает наиболее интересные точки зрения, которые выдвигались  выдающимися  мыслителями  разных  эпох,  и  приходит  к выводу,  что никакого убедительного ответа на эти вопросы пока не существует. Сам он, как ученый, вначале придерживался эмпирического подхода к решению указанных вопросов, когда утверждал, что многочисленные попытки обнаружить в древних геологических слоях Земли следы присутствия каких-либо переходных форм жизни не увенчались  успехом. Во всяком случае, некоторые останки жизни были обнаружены даже в докембрийских слоях, насчитывающих 600 миллионов лет. Эти отрицательные результаты дают возможность высказать предположение, что жизнь как материя и энергия существует во Вселенной вечно и поэтому не имеет своего начала. Но такое предположение есть эмпирическое обобщение, чтобы стать научной гипотезой, оно должно быть согласовано с другими результатами научного познания, в том числе и с более широкими концепциями естествознания  и  философии. Во всяком случае, нельзя не считаться с взглядами тех натуралистов и философов, которые защищали тезис о возникновении живой материи из неживой, а в настоящее время даже  выдвигают достаточно обоснованные гипотезы и модели происхождения жизни.