Солнечная активность и её влияние на функционирование биосферы

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

 

Институт прикладной математики и информатики, био- и  нанотехнологий

Кафедра «Экология»

 

Реферат

по дисциплине

«Экология»

на тему:

«Солнечная активность и её влияние на функционирование биосферы»

 

 

 

Выполнила:

ст. гр. ЗТМД-109

Комарова Я. Н.

 

Приняла: Пронина Е. Л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владимир 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Лист

Введение

Глава 1. Гелиобиология – наука о солнечных истоках жизни.

Глава 2. Солнечные факторы эволюции живой природы планеты.

2.1 Влияние солнечной активности на биосферу

2.2 Циклы солнечной активности и биоритмы

2.3 Концепция Чижевского

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Благодаря взаимосвязи  всего существующего Космос оказывает  активное влияние на самые различные  процессы жизни на Земле.

В.И. Вернадский, говоря о факторах, влияющих на развитие биосферы, указывал среди прочих и космическое влияние. Так, он подчеркивал, что без космических светил, в частности без Солнца, жизнь на Земле не могла бы существовать. Живые организмы трансформируют космическое излучение в земную энергию (тепловую, электрическую, химическую, механическую) в масштабах, определяющих существование биосферы.

На существенную роль Космоса в  появлении жизни на Земле указывал шведский ученый, Нобелевский лауреат  С. Аррениус. По его мнению, занос  жизни из Космоса на Землю был возможен в виде бактерий благодаря космической пыли и энергии. Не исключал возможности появления жизни на Земле из Космоса и В.И.Вернадский.

Влияние Космоса на происходящие на Земле процессы люди подметили еще  в древности. Однако многие века связь  Космоса с Землей осмысливалась чаще на уровне научных гипотез и догадок или вообще вне рамок науки. Во многом это было обусловлено ограниченными возможностями человека, научной базы и имеющегося инструментария. В XX столетии знания о влиянии Космоса на Землю существенно пополнились. Так, в начале ХХ века появилась наука гелиобиология.

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ГЕЛИОБИОЛОГИЯ  – НАУКА О СОЛНЕЧНЫХ ИСТОКАХ  ЖИЗНИ

 

Гелиобиология — раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы.

Основоположником гелиобиологии считается советский учёный А. Л. Чижевский. До Чижевского на связь между колебаниями активности Солнца и различными проявлениями жизнедеятельности у обитателей Земли указывали шведский учёный С. Аррениус и другие. Было показано (в частности, в работах Чижевского) что изменения солнечной активности влияют на скорость роста годичных древесных колец, урожайность зерновых, размножение и миграцию насекомых, рыб и других животных, возникновение и обострение ряда заболеваний у человека и животных. Казанский врач-бактериолог С. Т. Вельховер обнаружил изменения окрашиваемости и болезнетворности некоторых микроорганизмов при солнечных вспышках. Энтомолог Н. С. Щербиновский отметил, что периодичность налётов саранчи соответствует 11-летнему солнечному циклу. Гематолог Н. А. Шульц установил влияние перепадов активности Солнца на число лейкоцитов в крови человека и относительный лимфоцитоз.^[ Итальянский физико-химик Дж. Пиккарди обнаружил влияние различных физических факторов, и в частности изменений активности Солнца, на состояние коллоидных растворов. Японский гематолог М. Таката разработал пробу на осаждение белков крови, чувствительную к изменениям активности Солнца. Французский врач М. Фор и другие показали, что учащение внезапных смертей и обострений хронических заболеваний связано с повышением солнечной активности.

Исследования по гелиобиологии  изучают связь между изменениями  определённого биологического показателя с активностью Солнца и воздействие  условий, моделирующих отдельные факторы солнечной активности на различные биологические объектах. Гелиобиология тесно связана с другими отраслями биологии: медициной, космической биологией, астрономией, физикой. Основная задача гелиобиологии — выяснить, какие факторы активности Солнца влияют на живые организмы и каковы характер и механизмы этих влияний.

В качестве одного из возможных  агентов, связывающих изменения  солнечной активности и биосферу, рассматриваются вариации магнитного поля Земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. СОЛНЕЧНЫЕ  ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ  ПЛАНЕТЫ

 

2.1 Влияние солнечной активности на биосферу

Солнце является основным источником энергии для жизни  на Земле и огромное количество процессов  на нашей планете связано с  его излучением. Вся биосфера открыта  Космосу, и, образно говоря, она «купается  в потоках космической энергии». Перерабатывая эту энергию, живое вещество преобразует всю нашу планету. В этом смысле можно считать, что происхождение, образование и функционирование биосферы является результатом действия космических сил.

Космические факторы, влияющие на биогеохимические процессы и на климат Земли, определяются ее пространственным расположением относительно Солнца (наклон земной оси к плоскости орбиты Земли), расстоянием Земли от Солнца, условиями прохождения солнечных лучей и главным образом процессами, происходящими на Солнце, которые называют в целом солнечной активностью. Поэтому изучение ее и установление природы солнечно-земных связей имеет огромное значение буквально для всех процессов, протекающих на Земле. Основой солнечно-земных связей является влияние солнечной активности на неустойчивость тех процессов, которые проходят на Земле, в ее атмосфере и околоземном космическом пространстве. В работах Шелепина рассмотрены механизмы воздействия излучения Солнца на магнитосферу, тропосферу, гидросферу, литосферу и биосферу Земли и дана общая схема солнечно-земных связей.

 

 

 

 

 

 

2.2 Циклы солнечной активности и биоритмы

Система биоритмов. Биоритм представляет собой колебания интенсивности или скорости какого-либо биологического процесса через приблизительно равные промежутки времени.

Биоритмы охватывают диапазон периодов от долей секунды (на клеточном уровне) до нескольких лет (на уровне целостного организма) и образуют единую автоколебательную  систему.

Каждый элемент этой системы (отдельный  циклический процесс) является частью целого – единой системы биоритмов, в которой все процессы согласованы между собой и с внешними условиями.

Природные ритмы. Среда, в которой протекает жизнь, представляет собой автоколебательную систему, периодически изменяющиеся условия которой оказывают на организм регулирующее воздействие. О том, как это происходит, мы расскажем далее, здесь рассмотрим два вопроса. Какие ритмы существуют в живой и неживой природе? Каким образом изменение космических условий оказывает влияние на земную жизнь?

Прежде всего, постоянно меняется сила гравитации (тяготения, притяжения), которая действует на Землю со стороны всех объектов Солнечной  системы. Под действием этой силы возникают приливы в морях  и океанах, изменяется состояние  атмосферы. Циклы, полученные из взаимного расположения планет, продолжительностью 19, 23, 26, 39, 53 и 78 месяцев имеют свое отражение как в земных процессах, так и в живых существах.

Имеются и более длительные циклы  – десятки и сотни лет.

Расположение планет влияет на солнечную активность, а изменение солнечной активности вызывает возмущение магнитного поля Земли. На живые организмы оказывают влияние как процессы, непосредственно связанные с солнечной активностью (колебания уровня радиации), так и процессы, вызванные магнитными бурями. В изменении солнечной активности имеются циклы: 7.8, 11.6, 12.6, 15, 17, 33 года и более. Кроме того, период обращения Солнца вокруг своей оси составляет 27 земных суток. С такой периодичностью протекает и ряд процессов в живой природе Земли.

Особенность влияния  Луны на земную жизнь состоит в  том, что она находится близко к Земле. Поэтому движение Луны оказывает  на земные процессы большое влияние, задавая ритмы, равные 23, 28 и 29.5 суток. Земля вращается вокруг своей оси и движется по орбите вокруг Солнца, что является источником суточных и годичных ритмов. В атмосфере и биосфере Земли прослеживаются самые разнообразные суточные, лунные (месячные) и годичные периодические процессы. Особое значение для всего живого, как было установлено, имеют: суточный световой режим (изменение освещенности в течение суток и длины дня в течение года) и годичные колебания температуры, которые являются важными регуляторами суточного и годичного жизненных циклов.

Уже достаточно давно, начиная  с середины XVIII века, была установлена  цикличность появления солнечных  пятен с периодом около 11 лет, которые  связывают с протуберанцами - плазменными образованиями в солнечной короне. В результате увеличения солнечной активности Солнце извергает, в том числе и в сторону Земли, огромное количество вещества и энергии. Причину такой цикличности объясняют в настоящее время так называемой моделью солнечного «динамо». Перемещение вещества внутри Солнца в результате его вращения и конвекции, взаимодействие с его магнитным полем и приводит в действие «динамо» - электрический генератор тока, превращающий механическую энергию в энергию магнитного поля. Когда заряженные частицы движутся вместе с межзвездным веществом, перемещается и связанное с ними магнитное поле.

Поскольку было установлено, что эти процессы происходят циклически, то естественно было бы ожидать их проявления в цикличности процессов  на Земле. Такие связи были отмечены различными учеными в областях их профессиональной деятельности - в изменении климата, оледенениях, сезонных изменениях растительности, вспышках болезней и т.д. Однако только с работ нашего великого естествоиспытателя А.Л. Чижевского, впервые систематически изучавшего влияние космических факторов на земные процессы в широком диапазоне явлений, можно говорить о новом глобальном подходе к изучению глобальной эволюции Земли как в естественно-природном, так в социально-культурном развитии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Концепция Чижевского

А.Л. Чижевский определял  жизнь как способность живого организма пропускать сквозь себя поток  космической энергии, а биосферу считал местом трансформации космической  энергии, подчеркивая тем самым, что жизнь - в значительной степени явление более космическое, чем земное. В своей работе «Земное эхо солнечных бурь» он писал: «Эрруптивная деятельность на Солнце и биологические явления на Земле суть соэффекты одной общей причины - великой электромагнитной жизни Вселенной. Эта жизнь имеет пульс, свои периоды и ритмы... Жизнь не является результатом случайной игры только земных сил. Она создана воздействием творческой динамики Космоса на инертный материал Земли. Она живет динамикой этих сил, и каждое биение органического пульса согласовано с биением космического сердца - этой грандиозной совокупности материальных объектов Вселенной. За огромный промежуток времени воздействия космических сил на Землю утвердились определенные циклы явлений, правильно и периодически повторяющиеся как в пространстве, так и во времени. На Земле всюду находим циклические процессы, являющиеся результатом воздействия космических сил. В этом бесконечном числе циклических процессов сказывается биение общемирового пульса, великая динамика природы, различные части которой созвучно и гармонично резонируют одна с другой». Хотелось бы отметить, как здесь ясно и красиво выражена глубинная сущность связи Космоса и нашей Земли.

Во многом это связано  с личностью самого А.Л. Чижевского - ученого-энциклопедиста, одного из создателей, наряду с другим нашим великим соотечественником В.И. Вернадским, космического естествознания, основоположника космической биологии, гелиобиологии, аэроионофикации и электрогемодинамики, историка, поэта и художника, гуманитарная культура которого позволяет облекать исследуемые явления в ясную форму изложения. В специальном меморандуме, принятом на 1-м Международном конгрессе по биологической физике и космической биологии в 1939 г. в Нью-Йорке, отмечалось, что «гениальные по новизне идеи, по широте охвата, по смелости синтеза и глубине анализа труды поставили профессора А.Л. Чижевского во главе мира и сделали его истинным Гражданином мира, ибо его труды - достояние человечества». В истории мировой науки даже среди выдающихся ученых найдутся немногие, про которых современники могли бы сказать, как про А.Л. Чижевского, что их многогранная деятельность олицетворяет по глубине и разносторонности «для нас, живущих в XX веке, монументальную личность да Винчи». Он был избран почетным (потому что, конечно, в Америку его не пустили) президентом конгресса, который выдвинул его на Нобелевскую премию. В Сорбонне среди барельефов великих ученых мира находится и барельеф А.Л. Чижевского.

Однако мировое признание  не уберегло ученого от репрессий. С 1942 по 1945 г. он был репрессирован. Сталину, предпочитавшему все катаклизмы в обществе объяснять одной классовой борьбой, не понравились его выводы о связи войн, революций и других массовых потрясений в обществе с числом солнечных пятен. В заключении А.Л. Чижевский организовал небольшую лабораторию в лагерной больнице и после формального освобождения продолжал там работать, чтобы завершить очередной цикл испытаний своего удивительного оздоровительного устройства, известного теперь под названием «люстра Чижевского».

Известный отечественный  физик Д.И. Блохинцев писал о  нем и его картинах: «...быть может, самое главное, о чем говорят  эти картины, как и стихи ... заключается  в том, что они раскрывают перед  нами образ истинно великого русского человека в том смысле, в котором он всегда понимался в России. Необходимой и неотъемлемой, обязательной чертой этого образа были не только успехи в той или иной науке, а создание мировоззрения. Наука, поэзия, искусство - все это должно было быть лишь частью великого гуманиста и его деятельности». Как справедливо отмечал О.Л. Кузнецов, «это был талант редкий, способный к одновременному охвату и мыслью, и чувством не только логической стройности, но и красоты мира»

Установление А.Л. Чижевским  влияния космических факторов на земные процессы поставило его в один ряд как с пионерами космического естествознания К.Э. Циолковским и В.И. Вернадским, так с другими выдающимися русскими космистами, в работах которых отражены взаимосвязи Космоса, биосферы и человека. Следует отметить и непосредственный интерес А.Л. Чижевского к освоению космического пространства, многолетнюю его дружбу с К.Э. Циолковским и посильную поддержку, которую А.Л. Чижевский ему оказывал.