Биосфера и её планетарная роль

В.И.Вернадский считал, что термин биосфера в биологии был впервые применен Ж.Б.Ламарком. В 1875 г в геологии его обосновал Э. Зюсс. Основоположником учения о биосфере считается В. И. Вернадский,который его разработал в 1916-1926гг и его книга "Биосфера" вышла в свет в 1926 г.

Согласно его учению биосфера-это верхняя, наружная оболочка земной коры, охваченная жизнью и качественно переработанная ею и космическими излучениями, прежде всего излучениями Солнца.

В состав биосферы по В.И.Вернадскому включается тропосфера-воздушная оболочка Земли, обогащенная биогенными газами и пронизанная световыми и тепловыми излучениями,включая нижнюю часть стратосферы, гидросфера -весь Мировой океан со всеми непосредственно связанными с ним морями и наружная часть литосферы-коры выветривания с твердым состоянием вещества осадочных и отчасти других пород. Важнейшими чертами биосферы В.И.Вернадский считал:

-постоянный материально-энергетический обмен е! с космосом

-существование живого вещества в форме растений,животных и микроорганизмов

-тесную связь живого вещества с окружающей средой

-подвижное динамическое равновесие,организованность и слаженность биосферы.

Одной из характерных особенностей жизни в биосфере является по выражению Вернадского "всюдность" жизни-наличие её во всех геосферах,где возможно распространение жизни,где отсутствует температуры выше 100°С и коротковолновые лучи солнечной радиации: тропосфере до 22 км,гидросфере-до самых максимальных глубин,литосфере в среднем до 10 м,максимально до 5 км.Мощность биосферы,таким образом составляет на континетах около 25 км,а в океанических оластях-26-27,5 км, а если сюда включить бывшие биосферы прошлых геологических эпох,то эти пределы увеличатся до 38-40 км. Вместе с тем в этих пределах существуют две формы распределения живых существ:

-одиночные или немногочисленные нахождения организмов среди основного субстрата биосферы

-многочисленные сообщества организмов (биоценозы), образующие пленки,или сгущения жизни,где сосредоточена основная масса живых существ. Вернадский выделял следующие слои(пленки)концентрации жизни(или сгущения,области):

А. В Мировом океане

Водная планктонная пленка

Донная пленка

Прибрежные сгущения

Саргассовые сгущения

Б. На суше Наземная пленка Почвенные сгущения Водные сгущения озер и других стоячих водоемов

Мощность таких сгущений и пленок жизни измеряются от нескольких дециметров и метров до десятков метров,редко до одной-полутора сотн метров. Несмотря на это как указывал Вернадский эффект этих пленок и сгущений колоссален.

В.И.Вернадский вкладывал в понятие биосферы в основном биогеохимический смысл. Живое вещество биосферы играет роль как бы посредники между космосом и нашей планетой и одновременно является главным агентом биогеохимической деятельности.

Биосфера представляет собой целостную планетарную структуру состоящую из живого вещества.Биосферные функции живого вещества тесно связаны со свойствами живых организмов,проявляющихся в их геохимической работе, а также с отправлениями и процессами,связанными с переносом химических веществ по пищевым цепям, в ходе которых идет преобразование органических соединений,разложение и отмирание их во внешней среде. Исходя из этого В.И.Вернадский считал,что жизнь это не случайное явление на Земле. Она связана со строением и эволюцией химических элементов в земной коре, входит в её механизм, выполдняя важнейшие планетарные функции.

По В.И.Вернадскому каждый организм обладает своим собственным термодинамическим полем. Находясь в окружении косной среды организмы, хотя и резко от неё обособлены,весьма тесно взаимосвязаны с ней, поддерживая свое внутреннее термодинамическое равновесие. В результате жинедеятельности организмов возникают термодинамические поля других уровней-популяционное,видовое,биоценотическое и наконец биосферное. Возникновение биосферного термодинамического поля -это не простой суммарный эффект. Это сложный процесс,происходящий на основе радиационного баланса земной поверхности, её энергетического баланса, климатических условий, водного баланса, географической зональности, баланса органического вещества икруговорота вещества глобального типа, основанного на устойчивости экологических систем всех уровней и человеческой деятельности.

Деятельность живых организмов на этом термодинамическом поле имеет особое значение. Живые организмы аккумулируют солнечную энергию, преобразуют, трансформируют и транспортируют её по пищевым цепям. На основании этого образуются новые формы и состояния энергии,новые формы круговорота веществ как на поверхности планетыдак и в её недрах. В.И.Вернадский впервые подчеркнул,что деятельность живых организмов в масштабах планеты формируется в могучую геологическую силу по конечным последствиям которой несравнимы никакие другие геологические факторы. Так,например В.И.Вернадский считал, живое вещество определило не только состав атмосферы,гидросферы,углей и диатомитов, но и способствовало образованию глин,всех известняков и других осадочных пород. Даже гранитную оболочку Земли образовавшуюся за счет переплавления осадочных пород В.И.Вернадский относит в "область былых биосфер". В последнее время появилось много сторонников вторичного происхождения гранитов.

Интересную гипотезу выдвинули геологи- проф. В.И.Лебедев и акад.Н.В.Белов. Речь идет о гипотезе геохимических аккумуляторов,согласно которой солнечная энергия может аккумулироваться не только в органических соединениях в ходе фотосинтеза,но и в глинистых минералах. Эта аккумулированная энергия при погружении поверхностных глин в геосинклинальных зонах может интенсивно освобождаться и наряду с энергией радиактивного распада может служить одним из источников магматических и других эндогенных процессов, происходящих в глубине Земного шара.Проф. Б.Б.Полынов показал,что глинистые минералы могут возникать в процессе разложения растительных остатков. Так,после смерти растений из углерода,азота,водорода и кислорода образуется гумус,а из кремния_?алюминия,железа и других элементов образуются глинистые минералы. Эти представления вполне связываются с механизмами аккумуляции солнечной энергии в глинах.

Весьма важным положением является то,что в ходе геологического времени живое вещество непрерывно и закономерно изменяется и морфологически совершенствуется,постоянно эволюционирует.

Жизнь определяет и подчиняет себе все другие планетарные процессы. Биосфера является областью,где происходит превращение космической энергии в земную.При этом через живые существапроисходит регуляция химических проявлений земной коры с образованием энергетического биосферного поля.

Биосферные функции живого вещества тесно связаны со свойствами живых организмов,проявляющихся в их геохимической работе,с отправлениями и процессами,связанными с переносом химических элементов по пищевым цепям. В.И.Вернадский различает следующие функции живого вещества:

-функция синтеза и разрушения органического вещества. Поверхность Земли ежегодно получает 5x10²⁰ ккал лучистой энергии,из которой на испарение воды тратится половина,а на создангие биотического круговорота всего 0,1-0,2%. Но однако эта небольшая по количеству энергия делает огромную работу. Ежегодно под воздействием этой части энергии продуцируется 42 млрд тонн органического углерода. Образующаяся при этом углекислота имеет массу 170 млрд тонн и она связывает 68 млрд тонн воды,образуя 115 млрд тонн сухого органического в-ва. При этом освобождается 123 млрд тонн кислорода и усваивается 44х10¹⁶ ккал ФАР(фотосинтетически активной солнечной радиации). В ходе фотосинтеза в биотический круговорот вовлекается 6 млрд тонн азота, 2 млрд тонн фосфора и других веществ.

-Газовая функция. В ходе метаболизма организмов проходит обширная совокупность разнообразных газовых реакций,ведущих к выделению кислорода,углеркислого газа,парообразной воды и т.д. В конечном счете вся атмосфера и гидросфера и все почвы оказываются связаны с газовой функцией организмов. По подсчетам американского ученого Е.Рабиновича весь кислород атмосферы обращаете через организмы за 2000 лет, углекислота-за 300 лет,вся вода планеты за 2 млн лет. Иначе говоря многие биофильные элементы за всю историю органического мира многократно прошли через организмы.Некоторые элементы не одну тысячу раз.

-Окислительная функция. Выполняется древними бактериями большей частью автотрофного типа. В ходе это функции образуется развивается почвенный слой, идут процессы выветривания, седиментации (осаждения) и миграции веществ.

-Восстановительная функция. Выполняется главным образом грибами и бактериями и ведет к развитию реакций десульфирования и дениторификации с образованием сероводорода,окислов азота, сернистых металлов, метана и водорода.

-Функция концентрирования веществ из их рассеянного состояния. В результате избирательного поглощения организмами ряд элементов в резко выраженных концентрациях аккумулируютсяи непрерывно накапливаются в биогенных осадочных породах и гумусовых горизонтах,илах и сапропелях.

По данным В.И.Вернадского масса живого вещества составляет всего лишь О,25 от массы всей биосферы (10¹² тонн). На 1 кв м поверхности планеты в среднем приходится 2 кг живого вещества. В его составе значительно преобладают растительные организмы,суммарная биомасса которых в 100 тыс раз превышает биомассу животных. В составе зоомассы 99-99,5% приходится на беспозвоночных организмов.

В настоящее время под «биосферой понимают сложную многокомпонентую общепланетарную термодинамически открытую саморегулирующуюся систему живого вещества и живой материи,аккумулуирующуюи перерабатывающую огромные ресурсы энергии,определяющую состав и динамику земной коры,атмосферы и гидросферы»(В.А.Ковда).

Современные исследования признают организованность биосферы по типу иерархии. Вс её части живые и косные взаимопроникают друг в друга, образуя единое целое взаимодействуют между собой. При этом ни одна из составных частей биосферы не может быть от неё отделена без уничтожения самого «целого»- т.е. БИОСФЕРЫ. Организованность биосферы -это основное свойство её как системы. Она рассматривается как целостная система, обладающая подвижно-динамическим, все время колеблющимся равновесием, непрерывно стремящимся к устойчивости. В этой системе движущим фактором, играющим ведущую роль в развитии и эволюции биосферы является противоречие, возникающее между живым веществом и неорганическим условиями существования Конкретным выражением этого противоречия является основной для всей биосферы процесс превращения неорганического вещества в органическое, с одной стороны, и разложение органического вещества до минеральных веществ -с другой.

Вместе с тем биосфера как всякое целостное образование обладает определенной автономностью,обособленностью по отношению к внешней среде.

Компонентамид.е.составными частями биосферы в настоящее время принято считать живое вещество,выражаемое его биомассой и биокосные среды,к которым относят атмосферу,почвы, природные воды,и также органогенные горные породы литосферы -биолиты. В последжние годы наблюдаются многие процессы,связанные сдеятельностью человека,нарушающие сложившиеся биосферные равновесные процессы. Поэтому современный этап развитияи непрерывно накапливаются в биогенных осадочных породах и гумусовых горизонтах,илах и сапропелях.

По данным В.И.Вернадского масса живого вещества составляет всего лишь О,25 от массы всей биосферы (10¹² тонн). На 1 кв м поверхности планеты в среднем приходится 2 кг живого вещества. В его составе значительно преобладают растительные организмы,суммарная биомасса которых в 100 тыс раз превышает биомассу животных. В составе зоомассы 99-99,5% приходится на беспозвоночных организмов.

В настоящее время под «биосферой понимают сложную многокомпонентую общепланетарную термодинамически открытую саморегулирующуюся систему живого вещества и живой материи,аккумулуирующуюи перерабатывающую огромные ресурсы энергии,определяющую состав и динамику земной коры,атмосферы и гидросферы»(В.А.Ковда).

Современные исследования признают организованность биосферы по типу иерархии. Вс её части живые и косные взаимопроникают друг в друга, образуя единое целое взаимодействуют между собой. При этом ни одна из составных частей биосферы не может быть от неё отделена без уничтожения самого «целого»- т.е. БИОСФЕРЫ. Организованность биосферы -это основное свойство её как системы. Она рассматривается как целостная система, обладающая подвижно-динамическим, все время колеблющимся равновесием, непрерывно стремящимся к устойчивости. В этой системе движущим фактором, играющим ведущую роль в развитии и эволюции биосферы является противоречие, возникающее между живым веществом и неорганическим условиями существования Конкретным выражением этого противоречия является основной для всей биосферы процесс превращения неорганического вещества в органическое, с одной стороны, и разложение органического вещества до минеральных веществ -с другой.

Вместе с тем биосфера как всякое целостное образование обладает определенной автономностью,обособленностью по отношению к внешней среде.

Компонентамид.е.составными частями биосферы в настоящее время принято считать живое вещество,выражаемое его биомассой и биокосные среды,к которым относят атмосферу,почвы, природные воды,и также органогенные горные породы литосферы -биолиты. В последжние годы наблюдаются многие процессы,связанные сдеятельностью человека,нарушающие сложившиеся биосферные равновесные процессы. Поэтому современный этап развитияназывают биотехносферой. Вернадский же в свое время предлагал термин ноосфера- т.е. сфера разума. В настоящее время складывается новая наука, целью исследования которой является регулирования различных аспектов деятельности человечества с поддержаниеустойчивости природных систем. Имеются разные названия подобной науки - такие как ноогеника(Г.Ф.Хильми(1968) или биосферология(В.А.Абакумов,1975) и др.

Дата добавления: 2014-01-04