Учение о биосфере В.И.Вернадского

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

УРАЛЬСКИЙ ФИНАНСОВО-ЮРИДИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по  дисциплине «Концепции современного естествознания»

на тему «Учение о биосфере В.И.Вернадского»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                          Выполнил: Шабалин М.Ю.

 

                                                                        Проверил: Мелешина С.Н.

 

 

 

 

 

 

 

История науки знает  немало великих имен, с которыми связаны фундаментальные открытия,  однако почти всегда это ученые, работавшие в одной области знаний. Несравненно реже - мыслители, которые охватывали мудрым взором всю совокупность  знаний своей эпохи и на столетия вперед определяли развитие научного мировоззрения. Таковы Аристотель, Леонардо да Винчи, Ломоносов.

В ХХ веке соизмеримой  им по своей универсальности и  значению величиной стал В.И. Вернадский.

     Биосферой называется та часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Однако такое определение порождает ряд вопросов и требует уточнений. Пропуская через фильтр воздух, взятый на больших высотах, можно найти в нем споры бактерий и грибов. Но этот «аэропланктон», очевидно, не имеет активного метаболизма. Даже на поверхности Земли немало мест, слишком холодных, слишком жарких или слишком сухих, для того чтобы там могли существовать организмы с активным метаболизмом. Но и в таких местах всегда можно найти споры. Таким образом, оболочка Земли, называемая биосферой, имеет неправильную форму, т. к. она окружена некоей «парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии. В настоящее время живой организм  может, конечно, существовать далеко за пределами естественной биосферы, находясь в космическом корабле или скафандре. Такие искусственные места обитания можно рассматривать как участки биосферы, вырванные из нее и временно заброшенные в космос.

    Что же характерно для биосферы как особой оболочки земного шара? Во-первых, это область, в которой имеется в значительных количествах жидкая вода. Во-вторых, на нее падает мощный поток энергии от Солнца. Наконец, в-третьих, в биосфере имеются поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразном состояниях .

 

До появления  работ В. И. Вернадского роль живых организмов на Земле представлялась ученым очень скромной. Действительно, казалось бы, какое может быть сравнение последствий их жизнедеятельности с мощью внутренних сил планеты, вздымающих высочайшие горы, разверзающих океанские пучины, перемещающих целые континенты.

В. И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжении длительного отрезка времени  выступают как мощный геологический  фактор, играющий существенную роль в  жизни нашей планеты. Геологическая деятельность живых организмов проявляется как следствие следующих их особенностей: они теснейшим образом связаны с окружающей средой и взаимодействуют с ней в процессе обмена веществом и энергией; обмен веществ организмов со средой осуществляется в процессе биологического круговорота; суммарный эффект результатов деятельности организмов проявляется на протяжении очень длительных (в сотни миллионов лет) отрезков времени. Таким образом, приоритет в разработке теоретических основ учения о биосфере принадлежит отечественным ученым.

        Как определял Вернадский, биосфера – это область существования на земле  «живого вещества»,  т.е. совокупности всех живых организмов. Она включает в себя нижнюю (тропосферную) часть атмосферы,  всю гидросферу и верхнюю часть  литосферы.

   Научно-философские изыскания В.И. Вернадского также были направлены на выявление механизмов взаимодействия «живого вещества» с окружающей неживой природой, биогеохимическим и геохимическими  циклами элементов в биосфере, выявление геохимических полей «устойчивости жизни» или «пределов жизни».

 

 

 

 

Нарушение  «пределов  жизни», которые могут повлечь  за собой гибель живых организмов, вызываются как естественными природными (избыток или недостаток химических элементов, геомагнитные поля, радиоактивные излучения, вулканические извержения и др.) так и искусственными антропогенными воздействиями (вредные газовые выбросы, пестициды, удобрения, тяжелые металлы, сточные воды предприятий, твердые отходы, мусор и др.). Так, недостаток некоторых элементов питания в почве, особенно микроэлементов, приводит к резкому снижению продуктивности сельскохозяйственных культур и устойчивости к неблагоприятным  абиотическим и биотическим факторам.

К естественным факторам глобальных воздействий на биосферу следует отнести геофизические и космические факторы (геомагнитные поля, космические излучения).

Периодически возникающие  вспышки на Солнце возмущают геомагнитное поле Земли, приводят к магнитным  бурям, которые отрицательно влияют на состояние человека. В периоды магнитных бурь или так называемых «неблагоприятных дней» ухудшается состояние  больных людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонией, возрастает число сосудистых кризов.

Естественные ионизирующие факторы среды также оказывают сильное влияние на биосферу. По мнению ряда исследователей, на планете существуют так называемые радиоактивные провинции, которые характеризуются повышенным содержанием радиоактивных веществ во внешней среде. Такие провинции известны в США,  Франции, Индии, России.

 

 

Максимальной радиоактивностью характеризуются торфяники болотистой Хибинской тундры, и почти в 3 раза ниже активность пустынного серозема.

Черноземы по этому показателю  занимают промежуточное положение. Растения и животный мир  выполняют функцию первичного звена многочисленных  трофических цепей и определяют включение радионуклидов во все остальные биотические компоненты биосферы.

Содержание естественных радионуклидов в живых организмах   и растениях зависит не только от их концентрации в окружающей среде, но и от их функционального состояния.

Из зерновых культур  интенсивно накапливают радионуклиды просо, ячмень, рожь, и в 10 раз меньше рис; из овощных  культур много  радионуклидов накапливают фасоль, горох; из корнеплодов – картофель, репа; из овощей – огурцы, помидоры; капуста – мало. Много накапливают грибы, черная смородина. Подобно растениям, животные и человек характеризуются определенным уровнем содержания радиоактивных элементов,   получаемых ими с пищей и непосредственно из среды обитания.

У человека полоний, радий  и торий накапливаются   преимущественно  в костной ткани, хотя активность их выше в почках, печени, поджелудочной  железе. Довольно больше количества радиоактивных  элементов оказываются в роговице глаз.

Огромный ущерб биосфере и мировой экономике наносят   такие стихийные бедствия как ураганы, землетрясения, цунами, снегопады и др.  Ежегодный ущерб от них оценивается в 30 миллиардов долларов, ежегодное число человеческих жертв во всем мире  250 тысяч.

 

 

 

 

 

Таковы лишь некоторые естественные факторы глобальных воздействий на биосферу. Как говорится, от них никуда не денешься. Хуже, когда мы встречаемся с искусственно созданными человеком антропогенными биогеохимическими провинциями. Иными словами с загрязнениями окружающей среды, вредными газовыми выбросами, сточными промышленными водами, отходами сельскохозяйственных предприятий, бытовыми отходами. Примеров неразумного, бездумного, часто с непредсказуемыми последствиями обращения с природой, с окружающей средой, увы, великое множество.

Реактивный самолет за один трансатлантический рейс сжигает более 35 тонн атмосферного кислорода - столько же, сколько потребляют для дыхания около 10 тыс. человек  в течение года жизни.

Промышленностью и транспортом  вводится в атмосферу много вредных веществ. Ученые предсказывают, что к 2070 году концентрация атмосферного углекислого газа может повыситься в 2 раза, что приведет к повышению средней температуры нижнего слоя воздуха на 2,50 и глобальному потеплению климата.

Большой вред биосфере приносят разного рода отходы, городской и бытовой мусор. Если все их распределить по земной поверхности, то они покроют ее в течение 15 лет слоем толщиной 5 метров.

Необходимо сохранять естественные  агробиоценозы, генофонды, увеличивать  площади зеленных насаждений. Растения на 1 гектаре сквера или сада за час поглощают углекислого газа столько, сколько за это время   выдохнут более 200 человек.

 

 

 

 

Учение В.И. Вернадского  о биосфере, ее эволюционном развитии, а также переходе биосферы в ноосферу (сферу разума) является современной философией естествознания на прочной диалектической основе. В ноосфере  действуют сложные разносторонние взаимодействия человека, общества с природой, и ход  научной, социальной мысли, практических действий должны быть направлены на устранение или уменьшение влияния неблагоприятных для будущих поколений человечества последствий технического прогресса, на сохранение динамичного равновесия биосферы и приумножение ее природных богатств.

Формирование и гармоничное  совершенствование ноосферы является одной из приоритетных задач человечества на современном этапе  цивилизации. Как отмечал В.И. Вернадский, в ноосфере человек впервые становится крупнейшей геологической силой.

   По определениям  ученых, возраст Земли равен приблизительно 5 млрд. лет. Наиболее древние следы живых организмов найдены в Южной Африке (Восточный Трансвааль), в толще горных пород, возраст которых равен 3,2 млрд. лет. Эти организмы напоминали современных нитчатых бактерий.

Ученые даже дали им название – эобактериум изолятум. Таким образом, можно считать, что биосфера Земли возникла около трех миллиардов лет назад.

Наземные организмы  появились около 400 млн. лет назад. Это были первые примитивные растения. С появлением на суше живых организмов и возникновением растений начинается важнейший этап в истории развития биосферы.

 

 

 

 С этого периода  началось их быстрое распространение  по планете, и в настоящее  время Землю населяет огромное  количество разнообразнейших растительных  и животных организмов.

В.И. Вернадский, изучая историю минералов, законы миграции химических элементов в земной коре, обратил внимание на огромную роль живого вещества в геохимических процессах, происходящих в Земле.

Вещественный состав биосферы  разнообразен. В. И. Вернадский включает в него семь глубоко разнородных, но геологически не случайных частей:

-живое вещество;

-биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое живыми организмами (горючие ископаемые, известняки и т. д.);

-косное вещество, образуемое без участия живых организмов (твердое, жидкое и газообразное);

-биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);

-вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда);

-рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;

-вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

 

В строении и морфологии биосферы исключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):

            -слой живого вещества, так называемая «пленка жизни»;

педосфера, или почвенный покров;

-ландшафтно-экологические системы – функциональные системы, включающие живые организмы и среду их обитания;

 

 

-кора выветривания, т. е. зона разрушения и преобразования горных пород, их минерально-геохимических изменений в верхней части земной коры под воздействием различных факторов;

-древняя биосфера (палеобиосфера) – комплекс горных пород, рельефа и других ландшафтных компонентов, залегающих ниже современной биосферы и погребенных под ее новейшими образованиями. Это горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко используемые в промышленности;

-многочисленные минералы верхней части земной коры и биосферы: глины, известняки, бокситы и т. д.;

-природные воды осадочной оболочки;

-миллионы органических и органоминеральных соединений: уголь, графит, гумусовые вещества, нефть, природные газы;

-минеральные ресурсы биосферы и земной коры, распространенные в форме свободных элементов: меди, серебра, золота, висмута, платины и т. д. Все они – главный источник сырья для металлургии, химической промышленности и многих других отраслей. Их добыча и использование в экономике растут год от года.

В.И. Вернадский так же, как и  Ламарк 140 лет назад попытался дать главные исчерпывающие признаки каждого царства живого. И чем больше он вникал в проблему, тем более ясно становилось, что вырисовывается новый разрез мира. В.И. Вернадский составил таблицу из 16-ти пунктов, где рассмотрел несходство живого и неживого в физическом, химическом и термодинамическом смысле.

Горизонтальных границ у биосферы нет, и речь следует вести только о ее вертикальной размерности.

Верхняя граница распространения  жизни в атмосфере определяется, по всей видимости, не столько низкими температурами, сколько губительным действием солнечной радиации.