Учение Вернадского о биосфере. Эмпирические обобщения Вернадского

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

 

 

 

 

Кафедра естествознания

 

 

 

Реферат

Учение Вернадского  о биосфере. Эмпирические

обобщения Вернадского

 

 

 

 

 

 

Выполнила, студентка группы 114                                           /Минзянова Г.Н./

Проверил, доцент                                                                        /Двоеглазов Б. Ф./

Казань 2009

 

                Содержание

 

  Введение   3

1. Характеристика главных типов веществ биосферы                                       5
2. Процесс развития биосферы                                                                            11
3. Переход биосферы в ноосферу                                                                        13
4. Эмпирические обобщения Вернадского                                                         15

  Заключение  19

  Список  использованной литературы 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

История науки знает немало великих имён, с которыми связаны фундаментальные  открытия в области естественных и общественных наук, однако в подавляющем  большинстве случаев это – учёные, работавшие в одном направлении развития наших знаний. Значительно реже появлялись мыслители, которые охватывали своим мудрым взором всю совокупность знаний своей эпохи и на столетия определяли характер научного мировоззрения. Такими были Аристотель, влияние идей которого закончилось только в эпоху возрождения, Абу Али Ибн Сина, известный на средневековом Западе под именем Авиценны. В эпоху возрождения к этой когорте мыслителей правильнее всего отнести Леонардо да Винчи. В XVIII в. в России выделилась могучая фигура М.В.Ломоносова, который внёс крупный вклад в развитие астрономии, физики, химии, геологии, минералогии, был создателем нового русского языка, поэтом, мастером мозаики и своими трудами определил мировоззрение многих поколений.

В XX в. такой  же по значению величиной в области  естественных наук стал Владимир Иванович Вернадский. На его принадлежность к своей сфере могут претендовать и естествоиспытатели самых различных  направлений, и приверженцы точного  экспериментально проверяемого знания, и историки науки и человеческой мысли, и науковеды, и, конечно, философы-гуманисты, социологи. Он, несомненно, принадлежал  к тем немногим в истории не только своего народа, но и человечества, кому было по силам охватить могучим  умом целостность всей картины мира и стать провидцем.

Труды В.И.Вернадского  не только внесли огромный вклад в  развитие многих разделов естествознания, но и принципиально изменили научное  мировоззрение XX века, определили положение  человека и его научной мысли  в эволюции биосферы, позволили по-новому взглянуть на окружающую нас природу  как среду обитания человека, поставили  много актуальных проблем и наметили пути их решения в будущем.

Одно  из величайших достижений естествознания XX в. –учение Вернадского о биосфере, области жизни, объединяющей в едином взаимодействии живые организмы (живое  вещество) и косное вещество. Первым начал разрабатывать эту тему учитель Вернадского В.В.Докучаев. Он же обратил внимание на единство материальной и духовной культуры людей  с окружающей природной средой. Но если Докучаева волновали в первую очередь практические аспекты этой проблемы, то Вернадский постарался создать  теоретически стройную концепцию перехода биосферы в ноосферу в результате разумных преобразований человеком  – на основе науки – среды  жизни.

В данной работе рассматривается представление В.И.Вернадского о биосфере, введённые им понятия живого и косного вещества, составляющих биосферу. Рассматривается подход В.И.Вернадского к проблеме возникновения и развития биосферы. Рассматриваются и раскрываются эмпирические обобщения Вернадского. Анализируется концепция перехода биосферы в ноосферу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Характеристика главных типов веществ биосферы

 

По современным  представлениям, биосфера – это  особая оболочка земли, содержащая всю  совокупность живых организмов и  ту часть вещества планеты, которая  находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Эти представления  базируются на учении В. И. Вернадского(1863 –1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Важнейшая значимость его  учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этому способствовало развитие экологии и, прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.

Учение  Вернадского о биосфере – это  целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни  на Земле, знаменующее собой принципиально  новый подход к изучению планеты  как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем  и будущем.

По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает в  себя живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное  вещество, которое создается в  процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия  живых организмов (магматические  горные породы); биокосное вещество, представляющее собой совместный результат  жизнедеятельности организмов и  небиологических процессов (например, почвы); а также радиоактивное  вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяные  атомы. Все эти семь типов веществ  геологически связаны между собой.

Косное вещество биосферы.

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным  существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты  и ограничена слоем озона, который  задерживает губительные для  жизни коротковолновую часть  ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы  могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В  гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана - до 10-11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и условием проникновения воды в жидком состоянии.

Атмосфера.

Газовая оболочка состоит в основном из азота  и кислорода. В небольших количествах  в ней содержится диоксид углерода (0,03%) и озон. Состояние атмосферы  оказывает большое влияние на физические, химические и биологические  процессы на поверхности Земли и  в водной среде. Для биологических  процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания  и минерализации мертвого органического  вещества, диоксид углерода, участвующий  в фотосинтезе, и озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового  излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород - в результате фотосинтеза.

Гидросфера.

Вода - важнейший  компонент биосферы и один из необходимых  факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в  Мировом океане, который занимает около 70% поверхности земного шара и содержит 1300 млн. км³. Поверхностные воды (озера, реки) включают всего 0,182 млн. км³, а количество воды в живых организмах составляет всего 0,001 млн. км³. Значительные запасы воды (24 млн. км³) содержат ледники. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их количество широко варьирует от температуры и присутствия живых организмов. Диоксида углерода, содержащегося в воде, в 60 раз больше, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара.

Литосфера.

Основная  масса организмов, обитающих в  пределах литосферы, находится в  почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва  включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества - продукты жизнедеятельности организмов.

 

Живые организмы (живое вещество).

Хотя  границы биосферы довольно узки, живые  организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы  организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным  образом на поверхности Земли, в  почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х10¹²т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х10 ¹² т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении  живых организмов по видовому составу  наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую  биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов - беспозвоночные и только 4% - позвоночные, из которых десятая  часть - млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного  вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических  процессах. Вещества и энергию, необходимую  для обмена веществ, организмы черпают  из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются  и разлагаются. Ежегодно, благодаря  жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.

 

Сущность  учения В. И. Вернадского заключена  в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат  его деятельности за геологический  период времени огромен. По словам Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем  живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Вторым  главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского  является разработанное им представление  об организованности биосферы, которая  проявляется в согласованном  взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма  и среды. «Организм, - писал В. И. Вернадский, - имеет дело со средой, к которой  он не только приспособлен, но которая  приспособлена к нему».

Это взаимодействие 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 дисимметричностью 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, 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 и 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. Эту  ее роль образно выразил один из авторов закона сохранения и превращения  энергии Юлиус Майер (1814 – 1878), отметивший, что жизнь есть создание солнечного луча.

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.