Понятие биосфера

Вопрос 4: «понятие «Биосфера». Характеристика биосферы и ее структурных единиц. Теория неосферы Вернадского». 

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь И σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли. 

Биосфера  — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная  ими. Биосфера сформировалась 500 млн  лет назад, когда на нашей планете  стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и  нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой  совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов  растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году[1]. 

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик  и философ В. И. Вернадский. Он впервые  отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в  настоящее время, но и в прошлом. 

Существует  и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения  жизни на космическом теле. При  том что существование жизни  на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается  что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.

Местоположение  биосферы 

Биосфера  располагается на пересечении верхней  части литосферы, нижней части атмосферы  и занимает почти всю гидросферу.

Границы биосферы

Верхняя граница  в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое  УФ-излучение, губительное для живых  организмов.

Нижняя граница  в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар  и температурой денатурации белков, однако в основном распространение  живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

Граница между  атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Состав биосферы 

Биосферу  слагают следующие типы веществ:

Живое вещество — вся совокупность тел живых  организмов, населяющих Землю, физико-химически  едина, вне зависимости от их систематической  принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается  величиной 2,4…3,6×1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной всей биосферы (ок. 3×1018 т), которая в  свою очередь представляет собой  менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует  облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.

Биогенное вещество — вещество, создаваемое  и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь  всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

Косное вещество — продукты, образующиеся без участия  живых организмов.

Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными  процессами, представляя динамически  равновесные системы тех и  других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

Вещество, находящееся  в радиоактивном распаде.

Рассеянные  атомы, непрерывно создающиеся из всякого  рода земного вещества под влиянием космических излучений.

Вещество  космического происхождения.

История развития биосферы 

Развитие  наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты  эволюционный процесс не проявляется.

Зарождение  жизни 

Жизнь на Земле  зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд лет назад. Такой возраст  имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст  Земли как самостоятельной планеты  Солнечной системы оценивается  в 4,5 млрд лет. Таким образом, можно  считать, что жизнь зародилась ещё  в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты  — одноклеточные водоросли и  простейшие организмы. Начался процесс  почвообразования на суше. В конце  архея появился половой процесс  и многоклеточность у животных организмов.

Будущее биосферы 

С течением времени биосфера становится всё  более неустойчивой. Существует несколько  трагичных для человечества преждевременных  изменений состояния биосферы, некоторые  из них связаны с деятельностью  человечества. 

Некоторые философы, например, Дэвид Пирс выступают  за модификацию биосферы с целью  избавления от страданий всех живых  существ и создание в буквальном смысле рая на земле (см. одно из значений слова аболиционизм).

История исследований биосферы 

Большой вклад  в развитие учения о биосфере внёс В. И. Вернадский.

Искусственная биосфера 

Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое  пространство. Ещё Константин Эдуардович Циолковский связывал освоение космоса  с созданием искусственной биосферы. 

В настоящее  время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами  освоения Луны и Марса. Однако на данный момент попытка создания полностью  автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом. 

Рассматривается возможность создания (пока в далеком  будущем) внеземной биосферы на других планетах при помощи террафомирования. 
 
 

Фундаментом  научного  мировоззрения  В.И.Вернадского  служит  понятие

живого вещества. В работе "Несколько слов о  ноосфере"  он  пишет:  "Стоя  на

эмпирической  почве, я оставил в стороне, сколько  был  в  состоянии,  всякие

философские искания и  старался  опираться  только  на  точно  установленные

научные и  эмпирические факты и обобщения, изредка допуская  рабочие  научные

гипотезы. В  связи со всем  этим  в  явления  жизни  я  ввёл  вместо  понятия

"жизнь"   понятие"   живого   вещества",   сейчас,   мне   кажется,   прочно

утвердившееся в науке. "Живое вещество" есть совокупность живых  организмов.

Понятие "жизнь"  всегда  выходит  за  пределы  понятия  "живое  вещество"  в

области философии, фольклора, религии, художественного  творчества.  Это  всё

отпало в  живом веществе." .

      Согласно представлениям Вернадского,  живые  организмы  без   пропусков

заполняют всю поверхность планеты. Размножением,  питанием  и  дыханием  они

создают определённое давление  на  среду,  меняют  течение  всех  химических

реакций, участвуют  в круговороте всех химических элементов. Они выполняют  в

биосфере  строго определённые биогеохимические функции для поддержания  жизни

на Земле.

      Более подробно В.И.Вернадский  определяет  понятие  живого  вещества  в

работе  "О  коренном  материально-энергетическом  отличии  живых  и   косных

естественных  тел биосферы". Он отмечает два  различных  подхода  к  изучению

явлений   жизни   -   биогеохимический   подход,   когда   живого   вещество

рассматривается как  математически  выраженная  совокупность  средних  живых

организмов, и  подход  других  биологических  наук,  где  изучается  главным

образом отдельные  усреднённые живые организмы. Кроме  того, вводятся  понятия

однородного живого  вещества  (родовое,  видовое  и  т.п.)  и  неоднородного

живого  вещества  (лес,  степь,   биоценоз   вообще),   являющегося   смесью

однородных  живых веществ.

      Наряду  с  живым  веществом   В.И.Вернадский  вводит  понятие   косного

вещества: "Материально-энергетическое  вещество,  строящее  биосферу,  резко

неоднородно. Мы в нём с этой точки зрения  должны  различать  главную  массу

вещества  её,  не  входящую  в  живое  вещество;  вещество,  которое  я  буду

называть  косным, не живым." .  Таким  образом,  косное  вещество  -

горные породы, жидкие и газообразные тела, в совокупности с живым  веществом

образуют  биосферу. Между живым  и  косным  веществом  существует  непрерывно

идущая  связь  во  время  дыхания,  питания,  размножения  живого  вещества:

миграция  атомов из косных тел биосферы в  живые и обратно.

      Кроме понятий  живого  и   косного  вещества  В.И.Вернадский  выдвигает

понятия о  живых природных (естественных) телах (например, растение,  жук,  и

т.п.), косных телах (например, горная порода,  кварц  и  т.п.)  и  биокосных

телах (например, почва, озёрная вода и т.п.). Если понятия  живого и  косного

тел природы  В.И.Вернадский  относит  к  бытовым,  исторически  понятным  на

основе "здравого  смысла,  то  понятие  биокосного  тела,  как  он  считает,

нуждается  в  определении.  "Биокосные  естественные  тела  характерны   для

биосферы. Это  закономерные  структуры,  состоящие  из  косных  и  живых  тел

одновременно (например, почвы), причём  все  их  физико-химические  свойства

требуют - иногда чрезвычайно больших - поправок, если  при  их  исследовании

не учтено проявление находящегося в них живого вещества."

    3. Вернадский о переходе биосферы  в ноосферу: прогноз и реальность. 

      В  книге  "Научная  мысль   как   планетное   явление"   В.И.Вернадский

анализирует  геологическую  историю  Земли  и  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

неё),  а  иногда  связывал  формирование  ноосферы  с  появлением   человека

разумного или  с  возникновением  промышленного  производства.  Р.К.Баландин

пишет: "Надо заметить, что когда в  качестве  минералога  Владимир  Иванович

писал о  геологической деятельности человека, он ещё  не  употреблял  понятий

"ноосфера" и даже "биосфера". О формировании  на Земле ноосферы  он  наиболее