Биосфера, учение В.И. Вернадского о биосфере

Введение.

Жизнь как особое, очень сложное явление природы оказывает на окружающий мир самое разнообразное воздействие. Существуя в виде различных проявлений, жизнь (“живая природа”) не только производит продукты своей жизнедеятельности, но и коренным образом преображает природу. В естествознании изучение жизни как целостного феномена в его тесной связи с окружающей природой получило название учения о биосфере.

Эволюция жизни постепенно приводит к росту и углублению дифференциации внутри биосферы. В совокупности с окружающей средой обитания, обмениваясь с ней веществом и энергией, биоценозы образуют новые системы - биогеоценозы или, как их еще называют, экосистемы. Они могут быть разного масштаба: море, озеро, лес, роща и т.д. Биогеоценоз представляет собой естественную модель биосферы в миниатюре, включающую в себя все звенья биотического круговорота: от зеленых растений, создающих органическое вещество, до их потребителей, в итоге превращающих его вновь в минеральные элементы. Иначе говоря, биогеоценоз является элементарной ячейкой биосферы. Таким образом, в совокупности все живые организмы и экосистемы образуют суперсистему - биосферу.

Цель контрольной работы: изучение понятия «биосфера».

Задачи работы: 1.Показать влияние человека на биосферу.

2. Раскрыть систему: «природа – биосфера - человек».

Основное содержание учения о биосфере.

Под биосферой понимают тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера находится на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы, располагаясь в диапазоне от 11 км в глубь Земли до 33 км над Землей. Живые организмы, включающие в себя все известные химические элементы, в процессе жизнедеятельности осуществляют превращение энергии. Все живое разделено на пять царств: бактерии, водоросли, грибы, растения и животные.

Современная наука считает, что примерно 1 млрд лет назад произошло разделение живых существ на царства растений и животных. Различия между ними можно разделить на три группы: 1) по структуре клеток и их способности к росту; 2) по способу питания; 3) по способности к движению. У животных клеток есть центриоли, но нет хлорофилла и клеточной стенки, мешающей изменению формы. Большинство растений необходимые для жизни вещества получают в результате поглощения минеральных соединений. Животные питаются готовыми органическими соединениями, которые создают растения в процессе фотосинтеза. Классификация растений и животных построена в соответствии с их отличительными признаками. Основной структурной единицей был признан вид, а более высокие уровни составили последовательно род, отряд, класс.

На Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн видов животных, в том числе позвоночных — 70 тыс., птиц 16 тыс., млекопитающих — 12 540 видов. Подобная систематизация различных форм жизни создала предпосылки для изучения живого вещества как целого, что впервые осуществил выдающийся русский ученый Владимир Иванович Вернадский в своем учении о биосфере. Основные выводы учения Вернадского о биосфере сводятся к следующему:

1. Принцип целостности утверждает, что биосфера, жизнь существуют как единое целое. Жизнь является необходимой и закономерной частью стройного космического механизма.
2. Принцип гармонии биосферы заключается в ее организованности, стройности, неразрывной связи в ней живых и неживых компонентов.
3. Принцип значительности роли живого в эволюции Земли утверждает, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, взятые в целом. Облик Земли как небесного тела фактически сформирован жизнью.
4. Основная роль биосферы состоит в трансформации солнечной энергии в действенную энергию Земли. Космическая энергия вызывает развитие жизни, которое достигается размножением.
5. Правило инерции заключается в распространении жизни по земной поверхности из-за проявления ее геохимической энергии. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные.
6. Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел утверждает, что раз вошедший в организм элемент проходит длинный ряд состояний и при этом организм вводит в себя только необходимое количество элементов.

7.Пределы жизни определяются физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обусловливается лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Например, интервал температуры жизни в 430° (от -250 °С до +180 °С) является предельным тепловым полем.

8. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат приспособленности в ходе времени.

Биосфера, по В. И. Вернадскому, — это организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью. Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. Биосфера — не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере. Основное отличие биосферы состоит в том, что она — организованная оболочка. Быть живым — значит быть организованным, отмечал В. И. Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как организованной оболочки Земли.

По В. И. Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а именно:

1. живое вещество — совокупность живых организмов;
2. биогенное вещество — непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косвенное вещество биосферы и обратно;
3. косное вещество (атмосфера, газы, горные породы и пр.);
4. биокосное вещество, например почвы, илы, поверхностные воды, сама биосфера, т. е. сложные закономерные косно-живые структуры;
5. радиоактивное вещество;
6. рассеянные атомы;
7. вещество космического происхождения.

Жизнь на Земле ныне полностью зависит от фотосинтеза. Фиксируя энергию солнечного света в продуктах фотосинтеза, растения выполняют космическую роль энергетического очага на Земле. Под фотосинтезом понимается превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами при участии энергии света и поглощающих свет пигментов (хлорофилл и др.) простейших соединений (воды, углекислого газа и минеральных элементов) в сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности всех организмов.

Ежегодно растения образуют до 100 млрд т органических веществ и фиксируют 9 • 10²⁰ Дж энергии солнечной радиации. При этом растения усваивают из атмосферы до 170 млрд т углекислого газа и разлагают до 130 млрд т воды, выделяя до 115 млрд т свободного кислорода.

Можно выделить три этапа эволюции биосферы. Первый этап — возникновение биотического круговорота, означавшего формирование биосферы. Второй этап — усложнение жизни на планете, обусловленное появлением многоклеточных организмов. Третий этап — формирование человеческого общества, оказывающего своей хозяйственно-экономической деятельностью все большее влияние на эволюцию биосферы (ноосфера). Попытки выделить основные этапы эволюции биосферы заслуживают внимания уже тем, что ставят эту проблему в качестве одной из важных задач современной эволюционной теории.[1]

Единство человека и биосферы.

Один из основных тезисов, который отстаивает Никита Моисеев, – это тезис о «Единстве человека и биосферы» (следует отметить, что традиция рассматривать человека как неотъемлемую часть природы (космоса), красной нитью проходит через многообразие идей русских космистов). Только исходя из этого принципа, можно достоверно изучать процессы, происходящие на планете, анализировать их и предлагать варианты выхода из экологического кризиса.

Эволюцию биосферы характеризуют три основных принципа: изменчивость, наследственность и отбор. Заимствованная у Ч. Дарвина «триада» значительно видоизменена и дополнена принципами синергизма. Иными словами, «дарвиновская триада» приобретает более универсальный характер, позволяющий описывать механизмы, происходящие в любой открытой , самоорганизующейся системе.

Изменчивость. «Этим словом закодировано множество разнообразнейших явлений, создающих поле вариантов, необходимых для выбора дальнейшего продолжения процесса эволюции системыНаследственность. «Оно означает лишь то, что настоящее и будущее любой подсистемы, т. е. любого элемента Универсума, не определяется, а зависит от прошлого»

Отбор. «Это прежде всего законы сохранения. Никакой процесс изменения не может идти вопреки закона сохранения движения». Иными словами из множества вариантов развития система отбирает тот, диссипативная функция которого минимальна, т. е. требует для свой реализации минимума энергии. »[2] Биосфера – это открытая система, подчиняющаяся принципам самоорганизации и испытывающая на себе влияние внешних и внутренних флюктуаций (случайностей). Именно эти флюктуации запускают бифуркационный механизм, переводящий систему в совершенно новое состояние. В результате этих бифуркаций на Земле появились первые прокариоты, затем эукариоты, сформировался вид Homo Sapiens.

Тезис о «Единстве человека и биосферы» основан на современных эмпирических данных, научных открытиях.

1. Прежде всего, это единый генетический алфавит для всего биотического многообразия планеты.

2. Идентичная структура клеток мозга человека и других высших животных.

3. Зачатки интеллекта у человекообразных обезьян , дельфинов.

4. Человек не может существовать вне биологической ниши, которую он занимает.

Человек «обречен» жить в биосфере и подчиняться законам её развития. Осознание этого факта крайне важно для человечества, особенно, как подчеркивает Н. Н. Моисеев, для стран североатлантического региона. Мировоззрение западного человека сформировалось под влиянием протестантского индивидуализма. Принципы эгоизма, антропоцентризма и индивидуализма воспитали идею могущества на природой. Техногенная цивилизация Запада, нещадно эксплуатируя природу, заботится лишь о сиюминутной выгоде. Выход из экологического кризиса мыслится через эксплуатацию отстающих стран и использование технологических новшеств. Н. Н. Моисеев настойчиво критикует эгоистические и потребительские наклонности западного человека, доказывая «невозможность преодоления наступающего кризиса чисто техническими средствами» [3]

Никита Моисеев предлагает выход из экологического кризиса через коэволюцию человека и биосферы, вступление человечества в новую эпоху, эпоху Ноосферы.

Система: «природа – биосфера - человек».

  Жизнь, живое вещество, и до появления человечества на Земле активно преобразовывала ее оболочку. Известковые горы - остатки бесчисленного множества раковин. Залежи угля, насчитывающие миллиарды тонн ископаемых остатков растений, тоже результат жизнедеятельности организмов. Но никогда еще в прошлом деятельность живых существ не угрожала ... самой жизни. Сегодня биосфера явилась источником процессов, угрожающих ее собственному существованию. Природопреобразующая деятельность человечества стала для планеты сопоставимой по масштабам воздействия на ее оболочку с такими природными факторами, как геологические процессы, эволюция животного и растительного мира и тому подобными. Люди извлекают из недр Земли и перерабатывают уже не сотни тысяч, а миллиарды тонн полезных ископаемых, но значительная часть добытых богатств в конце концов превращается в отходы человеческой деятельности, все сильнее загрязняющие природную среду - атмосферу, гидросферу, поверхность суши. Гигантские рельефы и шахты, отвалы и терриконы, дороги и заселяемые территории преобразили облик планеты. Каждый год с лица Земли исчезают десятки видов растений, насекомых, животных, тысячи гектаров зеленых лесов, поставляющих кислород, необходимый всему живому. Так возникла и продолжает обостряться проблема экологии - сохранения окружающей среды в необходимом для существования человека виде.[4]

Человек распахивает землю, помогая росту  полезных ему растений, но из-за ошибок в земледелии смывается плодородный слой. Вырубка лесов под сельхоз угодья лишает почву достаточного количества влаги, и в результате поля вскоре становятся бесплодными. Уничтожение хищников снижает сопротивляемость травоядных и ухудшает их генофонд. Подобный “черный список” локальных воздействий человека и ответной реакции природы можно продолжать бесконечно.
     Пробелы в общем уровне культуры, игнорирование поколениями людей
закономерностей и особенностей живого мира, к сожалению, печальная
реальность и сегодняшнего дня. Горьким свидетельством тому, как упорно
человек не желает учиться на собственных ошибках, могут служить
обмелевшие после вырубки лесов реки, засоленные в результате
неграмотного орошения и ставшие непригодными для земледелия поля,
высохшие моря и т.д.
      Термин “экология”, впервые употребленный немецким биологом Э.  Геккелем в 1866 г., обозначает науку о взаимоотношениях живых организмов с окружающей. Ученый полагал, что новая наука будет заниматься только
взаимоотношениями животных и растений с их средой обитания.
   Однако, говоря сегодня о проблемах экологии (этот термин прочно вошел в
нашу жизнь в 70-х гг. XX столетия), мы фактически имеем в виду
социальную экологию — науку, изучающую проблемы взаимодействия общества и окружающей среды.
     Сегодня экологическую ситуацию в мире можно охарактеризовать как близкую к критической. Первая Конференция ООН по окружающей среде в 1972 г. официально констатировала наличие на Земле глобального экологического кризиса всей биосферы. Сегодня налицо уже не локальные (региональные), а глобальные (всемирные) экологические проблемы : уничтожены и продолжают уничтожаться тысячи видов растений и животных; в значительной мере истреблен лесной покров; стремительно сокращается имеющийся запас полезных ископаемых; мировой океан не только истощается в результате уничтожения живых организмов, но и перестает быть регулятором природных процессов; атмосфера во многих местах загрязнена до предельно допустимых норм. чистый воздух становится дефицитом; на Земле практически нет ни одного квадратного метра поверхности, где бы не находилось искусственно созданных человеком элементов.
С началом космических полетов проблемы экологии переместились и в
открытое космическое пространство. Неутилизированные отходы от
космической деятельности человека накапливаются в космосе, что также
становится все более острой проблемой. Даже на Луне американские
астронавты обнаружили многочисленные обломки и остатки от искусственных спутников Земли, посланных туда в свое время человечеством. Можно уже сегодня говорить о проблеме космической экологии. Не решен вопрос о влиянии космических полетов на появление озоновых дыр в атмосфере Земли.
Возникла еще одна неведомая ранее проблема — экология и здоровье
человека. Загрязнение атмосферы, гидросферы и почвы привели к росту и
изменению структуры человеческих заболеваний. Появляются новые болезни, принесенные цивилизацией: аллергические, лучевые, токсические.
Происходят генетические изменения в организме.
      Становится совершенно очевидной пагубность потребительского отношения человека к природе лишь как к объекту получения определенных богатств и благ. Для человечества сегодня жизненно необходимо изменение отношения к природе и в конечном счете к самому себе.
Пути решения экологических проблем, прежде всего следует
перейти от потребительского, технократического подхода к природе к
поиску гармонии с нею. Для этого, в частности, необходим ряд
целенаправленных мер по экологизации производства: применение
природосберегающих технологий и производств, обязательная экологическая
экспертиза новых проектов, а в идеале — создание безотходных технологий
замкнутого цикла, безвредных как для природы, так и для здоровья
человека. Необходим неумолимый жесткий контроль за производством
продуктов питания, что уже осуществляется во многих цивилизованных
странах.
Кроме того, нужна постоянная забота о поддержании динамического
равновесия между природой и человеком. Человек должен не только брать у
природы, но и отдавать ей (посадки лесов, рыборазведение, организация
национальных парков, заповедников и т.п.).
Однако ощутимый эффект перечисленные и другие меры могут принести лишь при условии объединения усилий всех стран для спасения природы. Сегодня межгосударственные формы сотрудничества выходят на качественно новый уровень. Заключаются международные концепции по охране окружающей среды, осуществляются различные совместные разработки и программы. Активна деятельность "зеленых" (общественных организаций по защите окружающей среды — "Гринпис").
Экологический интернационал Зеленого Креста и Зеленого Полумесяца в
настоящее время разрабатывает программу по решению проблемы "озоновых
дыр" в атмосфере Земли.Другой мерой, направленной на улучшение взаимоотношений человека и природы, является разумное самоограничение в расходовании природных ресурсов, особенно энергетических источников, имеющих для жизни человечества важнейшее значение.

Еще одним важным направлением решения экологической проблемы является формирование в обществе экологического сознания, понимания природы как другого существа, над которым нельзя властвовать без ущерба для себя. Экологическое обучение и воспитание в обществе должны быть поставлены на государственный уровень и проводиться с раннего детства.
 

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Бесплатная оценка