Современная научная картина мира

Параметры  характеризующие состояния  равновесия

 

(термодинамическиепараметры) - физ. величины, характеризующие равновесное состояние термодинамич. <системы: темп-pa, объём, плотность, давление, намагниченность, электрич. <поляризация и др. Различают экстенсивные П. с., пропорциональные объёму(или массе) системы ( внутренняя энергия U, энтропия S, энтальпия Н, Гельмголъцаэнергия, или свободная энергия F, Гиббса энергия G), и интенсивные не зависящие от массы системы. В состоянии термодинамич. Равновесия, не зависящие от времени и пространств. В неравновесном состоянии. Состояние определяется заданием совокупности независимыъ. Однако не все являются независимыми. Уравнение состояния выражает зависимые, через независимые; напр., давление является ф-цией темп-ры и объёма Р = P(V, Т). Объём является внешним т. к. определяется положением внеш. тел (стенки сосуда, положение поршня). Темп-pa зависит только от внутр. состояния системы и наз. Внутренним.

Процесс смещения химического равновесия

 

Любая система, которая находится в состоянии  термодинамического равновесия, при  внешнем воздействии (изменение температуры, давления и т.д.) стремится вернуться в исходное состояние химической устойчивости, при этом компенсируя оказанное воздействие.

рассмотрим подробнее  характеристику данного процесса.

1) Прямая реакция  является реакцией соединения, т.к. из двух простых веществ – азота и водорода – создается одно сложное вещество – аммиак. Естественно, обратная реакция по этому признаку относится к реакциям разложения.

2) Т.к. обе  реакции – и прямая, и обратная  – проходят в присутствии катализатора (им может стать универсальная платина, или недорогой железный катализатор с добавками оксидов К и Al) то обе реакции являются каталитическими. Необходимо отметить, что катализатор не является причиной смещения равновесия. Он в равной мере изменяет скорость как прямой, так и обратной реакции.

3) Прямая реакция  проходит с образованием теплоты,  поэтому  ее относят к экзотермическим реакциям. Будет логично предположить, что обратная реакция станет эндотермической (проходит с поглощением теплоты).

Биосфера – глобальная экосистема

 

Понятие «биосфера» в научную литературу введено в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

Владимир Иванович Вернадский использовал этот термин и создал науку с аналогичным названием. В таком случае под биосферой понимается все пространство (оболочка Земли), где существует или когда-либо существовала жизнь, т. е. где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. В. И. Вернадский не только конкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, но, самое главное, всесторонне раскрыл роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной средообразующей силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности. В И Вернадский вывел первостепенную преобразующую роль живых организмов и обусловливаемых ими механизмов образования и разрушения геологических структур, круговорота веществ, изменения твердой (литосферы), водной (гидросферы) и воздушной (атмосферы) оболочек Земли. Часть биосферы, где живые организмы встречаютсяв настоящее время, принято называть современной биосферой, (необиосферой), древние же биосферы относят к (палеобиосферам). Как пример последних можно указать безжизненные концентрации органических веществ (месторождения каменных углей, нефти, горючих сланцев.), запасы других соединений, образовавшихся при участии живых организмов (известь, мел, рудные образования).

Границы биосферы. Необиосфера в атмосфере располагается примерно до озонового экрана над большей частью поверхности Земли – 20—25 км. Гидросфера почти вся, даже и самая глубокая Марианская впадина Тихого океана (11 022 м), занята жизнью. В литосферу жизнь также проникает, но на несколько метров, ограничиваясь только почвенным слоем, хотя по отдельным трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров. В результате границы биосферы определяются присутствием живых организмов или «следами» их жизнедеятельности. Экосистемы являются основными звеньями биосферы. На уровне экосистем основные свойства и закономерности функционирования организмов можно рассмотреть более детально и глубоко, чем это сделано на примере биосферы.

Через сохранение элементарных экосистем и решается главная проблема современности – предотвращение или нейтрализация неблагоприятных явлений глобального кризиса, сохранение биосферы в целом.

Понятие “Биосфера”

 

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. 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».

 

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.

Биосфера: границы

 

Поскольку биосфера - часть геологической оболочки Земли, заселенная живыми организмами, ее границы определяются условиями существования жизни, такими, как достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа, благоприятный температурный режим, степень солености воды в водоемах, уровень радиации и др.

Верхняя граница биосферы очерчивается озоновым слоем, который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации. Нижняя граница очень изрезана: биосфера включает гидросферу суши и Мировой океан, на материках проникает в земную кору в среднем на 3-4 км. Поэтому можно сказать, что биосфера - это часть литосферы, атмосферы и гидросферы, заселенная живым веществом.

Биосфера существовала на протяжении практически всей геологической  истории, поэтому нижняя граница  биосферы сопрягается с областью "былых биосфер" - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых геологических периодов (накопления известняков, углей, горючих сланцев, осадочных пород).

Былые биосферы - документальное доказательство геологически длительного  развития биосферы. По последним данным, в горных породах возрастом около 3,5-3,8 млрд лет уже встречаются остатки организмов разных видов и форм, т.е. возраст биосферы сравним с геологическим возрастом планеты.

Живое вещество распределено в биосфере неравномерно: на суше пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики), чередуются с менее заселенными территориями (холодные области, пустыни, высокогорья и т.п.). В океане наибольшей концентрацией живого вещества характеризуются шельфовые и прибрежные районы. При этом продуктивность приполярных водоемов (Баренцево, Беренгово, Охотское моря) может быть выше чем в экваториальных областях океана. В.И. Вернадский выделял две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки, занимающие огромные пространства (планктонная и донная пленки морей и океанов), и сгущения жизни, характерные для небольших территорий (небольшие водоемы, прибрежные отмели, рифы). Для остальной территории биосферы характерно "разрежение живого вещества". Однако это не означает, что в пределах биосферы есть совсем безжизненные пространства. В.И. Вернадский подчеркивал, что способность живого вещества к размножению приводит к распространению, "растеканию" живого вещества по поверхности планеты, обусловливает "всюдность жизни" и постоянное "давление жизни" на косную природу. Живое вещество с мгновенной скоростью захватывает все "незанятые", "оголенные" или временно вышедшие из-под "давления жизни" участки биосферы.

 

 

 

 

Состав Биосферы

 

Структура биосферы. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество.

Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли.

Живое вещество имеет  количественные характеристики, его  можно изучать, используя математические законы.

Количество живого вещества в биосфере (биомасса) - величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи  на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.

Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.

Кроме живого и косного  веществ, в состав биосферы входят:

неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки);

Распределение живого вещества в биосфере.

 

На поверхности Земли  в настоящее время полностью  лишены живых существ лишь области  обширных оледенений и кратеры действующих вулканов. В. И. Вернадский указывал на «всюдность» жизни в биосфере. Об этом свидетельствует история нашей планеты. Жизнь появилась локально в водоемах и затем распространялась все шире и шире, заняв все материки. Постепенно она захватила всю биосферу, и захват этот, по мнению В. И. Вернадского, еще не закончился. Об этих потенциальных возможностях свидетельствуют масштабы приспособляемости живых организмов.

Крайние пределы температур, которые выносят некоторые формы  жизни (в латентном состоянии), – от практически абсолютного нуля до +180 °C. Давление, при котором существует жизнь, – от долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах. Для ряда бактерий верхние критические точки давления лежат в области 12 · 108 Па (12 тыс. атм). С другой стороны, семена и споры растений, мелкие животные в анабиозе сохраняют жизнеспособность в полном вакууме.

Живые организмы могут  существовать в широком диапазоне  химических условий среды. Первые живые  существа Земли жили в бескислородной атмосфере. Анаэробный обмен свойствен и многим современным организмам, в том числе многоклеточным.

Уксусные угрицы (нематоды) обитают в чанах с бродящим уксусом. Ряд микроорганизмов живет  в концентрированных растворах  солей, в том числе медного  купороса, фторида натрия, в насыщенном растворе поваренной соли. Серные бактерии выдерживают децимолярные растворы серной кислоты.

Некоторые особо устойчивые формы могут существовать даже при  действии ионизирующей радиации. Например, ряд инфузорий выдерживает излучение, по дозе в 3 млн раз превышающее естественный радиоактивный фон на поверхности Земли, а некоторые бактерии обнаружены даже в котлах ядерных реакторов.

Выносливость жизни  в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в современной биосфере. Жизнь, таким образом, обладает значительным «запасом прочности», устойчивости к воздействию среды и потенциальной способностью к еще большему распространению.

Наряду с этим распределение  жизни в биосфере отличается крайней  неравномерностью. Она слабо развита в пустынях, тундрах, глубинах океана, высоко в горах, тогда как в других участках биосферы чрезвычайно обильна и разнообразна. Наиболее высока концентрация живого вещества на границах раздела основных сред – в почве, т. е. пограничном слое между литосферой и атмосферой, в поверхностных слоях океана, на дне водоемов и особенно на литорали, в лиманах и эстуариях рек, где все три среды – почва, вода и воздух – близко соседствуют друг с другом. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. Новации. Суждения  в русле эволюционной парадигмы

   Спб.:Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2007. - 256 с. 
   ISBN 978-5-288-04227-0

 

2. Садохин, Александр  Петрович. Концепции современного        естествознания  

ЮНИТИ-ДАНА, 2006. стр. 17

 

3. Моисеев В. И. Что такое научная картина мира? 1999 г

 

4. Ольга Николаевна  Стрельник. Концепции современного  естествознания. Конспект лекций.

 

5. Малинецкий Г. Г., Потапов А. Б., Подлазов А. В. Нелинейная динамика: подходы, результаты, надежды. М.: УРСС, 2006.

 

6. Базаров И. П. Термодинамика. (недоступная ссылка с 21-05-2013 (159 дней) — история, копия) М.: Высшая школа, 1991, 376 с.

 

7.  К. Э. Циолковский Космическая философия. Сборник. — М.: ИДЛи, 2004.

 

8 "Биосфера", В.И. Вернадский (французское  издание)

 

9. Общая экология

Нина Михайловна Чернова, Александра Михайловна Былова

1980г