загрузка...
загрузка...
На головну

Поняття «біосфера», розвиток вчення про біосферу Лемарк, Зюссом, Вернадським

 Остов для науки про біосферу до 30-х років нашого століття створив Вернадський. Він говорив про це так: «Я ясно став усвідомлювати, що мені судилося сказати людству нове в тому вченні про живу речовину, яке я створюю, і що це є моє покликання, мій обов'язок, покладений на мене, яку я повинен проводити в життя, - як пророк, що відчуває в собі голос, що закликає його до діяльності. Я відчував у собі демона Сократа. Зараз я усвідомлюю, що це вчення може справити такий самий вплив, як книга Дарвіна, і в такому випадку, я, анітрохи не змінюючись в своїй суті, потрапляю в перші ряди світових вчених ».

 Ще в студентські роки Вернадський поставив перед собою питання про закономірності розвитку живої матерії, про її склад і властивості, про співвідношення з неживою матерією, про сутність життя і т. Д. В останні роки перебування в Петербурзькому університеті він розмірковував над проблемами взаємовідносин природи і людини . Докучаєв зробив сильний вплив на становлення його поглядів. Не можна розділити природні явища на незалежні одна від одної частини без шкоди для одержуваного виведення. Треба брати природу як ціле. Такий підхід став характерний для всього наукового і філософського творчості Вернадського. Він працював з проблем, не зважаючи на науковими рамками.

 Історія людського суспільства - це історія взаємин людини з природою. За античних часів провідною ознакою цих взаємин були єдність і гармонія. У середні віки - підпорядкування людини природі. У новий час - протиставлення людини природі, підкорення, природи. Повсюдно природні біогеоценози замінюються культурними. У природних екосистемах докорінно перебудовуються біотичні зв'язки.

Термін «біосфера» вперше був вжитий ще на початку минулого століття Жаном Батистом Ламарком. Геологічний сенс в нього вклав австрійський вчений Едуард Зюсс. За Зюссу, біосфера - область знаходження живої матерії; це статична визначення біосфери.
Основні ідеї Вернадського про біосферу склалися до початку 20-х років і були опубліковані в 1926 р в книзі «Біосфера», що складається з двох нарисів: «Біосфера в космосі» і «Область життя». За Вернадським, біосфера - організована, динамічна і стійко врівноважена, що самопідтримується і саморозвивається. Основною рисою її організованості є биогенная міграція хімічних елементів, вироблена силами життя, джерелом енергії якої є променева енергія Сонця. Вернадський так визначив простір, що охоплюється біосферою Землі: вся гідросфера до максимальних глибин океану, верхня частина літосфери материків до глибини 2-3 км, нижня частина атмосфери (по крайней мере, до верхньої межі тропосфери).

 Разом з іншими геосферами біосфера утворює єдину планетарну екологічну систему вищого порядку, в якій діє єдиний планетарний механізм. У першій стадії відбувається поглинання рослинами сонячної енергії, вуглекислоти, води і мінеральних речовин. друга стадія - Багаторазова трансформація і утилізація органічних речовин, що утворилися в вигляді біомаси, тваринами і мікробами. третя стадія - Розпад органічних речовин до вихідних мінеральних продуктів за допомогою мікроорганізмів-мінералізатор. Динамічна рівновага всіх цих процесів в масштабах планети визначає існування життя, напрям біохімічних процесів в твердих породах, воді і атмосфері планети. На Землі є і місця, де ця рівновага особливо вразливі (наприклад, в тропіках).

 На початку XX ст. вивчення Вернадським ролі живих організмів в хімічних процесах на поверхні Землі співвідносилося з дослідженням геохімії окремих хімічних елементів, що входять до складу гірських порід. Сполучною ланкою з'явилися питання геохімії вуглецю. Тому вчений зацікавився роллю окремих видів - ссавців, птахів, риб, рослин; особливо його увагу привернув чоловік.

 Початкова, зі студентських пір отримана установка дослідника на вивчення ролі організмів у навколишньому середовищі щоразу отримувала все новий і новий матеріал на користь значного участі життя в еволюції речовини планети. Діяльність гризунів у степу, спостереження за дощовими хробаками, минерализующими органіку грунту, геохімічна діяльність водоростей в водоймах - ці та інші спостереження становили творчу лабораторію вченого, в якій формувався біологічний підхід до осмислення геохімічних циклів земного речовини.
Що спільного між грунтом, осадовими породами, світовим океаном, підземними водами? Що дозволяє об'єднати їх в єдине ціле? Вернадський відповідає: загальної є геохимическая робота живої речовини.

 Живе представляється для Вернадського у вигляді зелені, якою охоплено всю планету плівкою життя. Розвиток живого в біосфері призвело до величезного розмаїття органічних сполук, число яких вимірюється мільйонами, в той час як число неорганічних сполук (мінералів) вимірюється тисячами. Розвиток живої речовини супроводжується його зростанням. Але в природі протікає і зворотний процес - руйнування складних органічних сполук. Тварини енергійніше, ніж рослини минерализуют органічні речовини. Протилежні процеси освіти і руйнування органічної речовини утворюють єдиний біологічний кругообіг атомів на Землі.

 Живі організми, неживе речовина у всіх його проявах заселяють особливу планетарну оболонку - біосферу. Вчення про живу речовину у Вернадського переростає в вчення про біосферу - незбиране наукове узагальнення величезної кількості фактів про походження, структуру і динаміку навколишнього середовища.

 До Вернадського організмам теж відводилася певна роль в житті Землі. Серед осадових порід виділяли особливо органогенні породи: вугілля, ракушечники, діатоміти, торф та ін. Однак переважна більшість інших порід не пов'язували з діяльністю організмів. Особливо, як вважали, не було жодних підстав пов'язувати з життям граніти. Тому висловлювання Вернадського про те, що граніти - це колишні біосфери, багатьом здалося абсурдним. Причина цього - в розгляді біологами ОКРЕМОГО живої істоти, роль якого видавалася дуже малої в порівнянні з грандіозної діяльністю неживої природи: роботою річок, льодовиків, вітру ...

Вернадський ввів в науку поняття «жива речовина», - стало можливим оцінити діяльність живого на планеті в цілому. «Жива речовина охоплює і перебудовує все хімічні процеси біосфери, дієва його енергія в порівнянні з енергією відсталого речовини в історичному часі величезна. Захоплюючи енергію Сонця, жива речовина створює хімічні сполуки, при розпаді яких ця енергія звільняється у формі, що може проводити хімічну роботу ».

Для повного опису особливостей живої речовини Вернадський вводить в науковий обіг поняття «згущення життя», «тиск життя», «всюдность життя». Він каже: «Жива речовина - сукупність організмів - подібно масі газу, розтікається по земної поверхні і надає певний тиск в навколишньому середовищі, обходить перешкоди, що заважають його пересуванню, або ними опановує, їх покриває».
Живі організми необмежені від неорганічної неживої «відсталої» матерії, вони утворюють разом з нею особливі системи, які Вернадський назвав биокосная. Це підсистеми біосфери, в яких жива речовина і неорганічна матерія проникають одна в одну; сама біосфера - найбільша биокосная система. Першу биокосная систему - грунт - відкрив ще в XIX в. його вчитель В. В. Докучаєв, - завдяки такому підходу російське грунтознавство завоювало провідне місце у світовій науці. У грунті живі організми, тверді, рідкі та газоподібні речовини тісно між собою пов'язані і взаємообумовлені.

 Жива речовина перетворює відбуваються в грунті хімічні процеси в біогеохімічні, порушує співвідношення між грунтом і підгрунтям, впливає на зернистість і рихлість грунту. Вернадський вказує на залежність вертикальної міграції грунтового населення від добового обертання Землі і пір року, називає основні напрямки досліджень впливу живих організмів на грунт: роль живого речовини у формуванні фізичних і хімічних властивостей грунту, роль живого речовини у формуванні ґрунтових дисперсій, роль живого речовини в процесі концентрації і розсіюванні хімічних елементів в грунті і ін.

 Визначення в грунті рідкісних хімічних елементів допоможе дослідженню біологічних процесів, так як грунт є єдиним джерелом рідкісних елементів для сухопутних організмів. Аналізувати грунт необхідно з усім її вмістом, з усіма її організмами, їх залишками і іншими органічними матеріалами. «Ймовірно, велика частина хімічних елементів знаходиться в ній у вигляді живих організмів. Жива речовина не тільки керує хімічними процесами грунту, але і саме входить до її складу ».

 У своїй роботі «Про участь живої речовини в створенні грунтів» Вернадський вперше обгрунтував фундаментальну ідею про органогенного парагенезісе, яка має велике прикладне значення. Ще в 1909 році він ввів в науку поняття про парагенезісе хімічних елементів в земній корі. Явищем органогенного парагенезиса Вернадський пояснив накопичувальну і распилітельную щодо хімічних елементів функцію живого речовини.
Вернадський вивчає радіоактивні елементи в усіх об'єктах навколишнього середовища. На його думку, це допоможе зрозуміти багато проблем, пов'язаних з геологією і геохимией планети, більш цілеспрямовано вести пошукові роботи на радіоактивні елементи.

 З розвитком робіт все більшу увагу у нього привертає питання про космічну роль живої матерії. Лишайники на гірських породах: Вернадський вперше вивчає їх у зв'язку з їх здатністю змінювати радіаційний і нагрівання гірських порід. Потім він виявив зв'язок між стадіями руйнування порід і родинами або пологами поселяється на них рослин. Чи не є лишайники і мохи своєрідними космічними агентами, що впливають на тепловий режим нашої планети? «Бо біосфера є тією єдиною земною оболонкою, в яку безперервно проникають космічна енергія, космічне випромінювання і перш за все випромінювання Сонця, що підтримують динамічну рівновагу, організованість:« біосфера - жива речовина ».

В історії біосфери виділяються чотири великих етапи: поява первинних автотрофов (новий спосіб харчування, найважливіший компонент біосфери); виникнення тварин з кальцієвих скелетом (посилення однієї з біогеохімічних функцій); формування лісових біогеоценозів (виникнення біогеоценозів, найбільш ефективно здійснюють акумуляцію сонячної енергії); створення ноосфери (різку зміну всіх біогеохімічних і енергетичних процесів в біосфері).

 Спостерігаючи пласти древніх осадових порід, поклади вапняку, залізних і марганцевих руд, кам'яного вугілля, основоположник геохімії добре розумів роль живого речовини в їх освіті. І ось що привернуло його увагу. Досліджуючи глибокі, найдавніші пласти Землі, в яких були виявлені сліди живої речовини, він завжди зустрічав потужні прояви природопреобразующей діяльності живих організмів. Дані палеогеологіческіх досліджень, вважав Вернадський, - свідоцтво множинності прояви життя у всіх горизонтах часу. Висока інтенсивність роботи різноманітних форм живого речовини, як далеко в минуле ми б не поверталися. Це не може бути характеристикою тільки процесу еволюції, розпочатого одним тільки організмом або невеликою групою однорідних організмів. Так близько 60 років тому Вернадський закладає наукові основи поліфілії - гіпотези про первинному різноманітті життя. Земна кора є перетворені залишки колишніх біосфер. Скам'янілими продуктами життєдіяльності є величезні поклади горючих копалин, осадові породи і, можливо, гранітна оболонка Землі.

 Вернадський висунув ідею про еволюцію біосфери як результаті постійної взаємодії органічного світу і навколишнього його середовища в процесах кругообігу речовини і трансформації енергії: «Еволюційний процес живих речовин безперервно протягом усього геологічного часу охоплює всю біосферу і різним чином, менш різко, але позначається на її відсталих природних тілах. Уже тільки через це ми можемо і повинні говорити про еволюційному процесі самої біосфери в цілому ». Їм виділені в еволюції біосфери такі основні тенденції: розширення галузі міграції елементів в результаті захоплення життям все нових зон проживання; посилення перетворює впливу життя на навколишнє середовище; загальне прискорення темпів міграції елементів; поява якісно нових форм міграції елементів, безпосередньо не пов'язаних з обміном всередині організмів; різке посилення окремих біогеохімічних функцій; концентрація величезної кількості сонячної енергії в приповерхностной оболонці Землі; загальне ускладнення структури біогеохімічного кругообігу, пов'язане з появою нових потоків міграції елементів.

 За час геологічної історії зростала кількість видів організмів, вони ставали складнішими і досконало (від одноклітинних до ссавців). Еволюціонували біокосні системи: різноманітніше і складніше ставали грунту, мули, ландшафти. Збільшення складності та різноманітності насамперед проявляло себе в геології: ускладнювався мінеральний склад руд, збільшувалися кларки концентрації. Ці процеси відбувалися при безперервному надходженні сонячної енергії, радіоактивної енергії, можливо і інших (невідомих нам сьогодні) видів енергії. За допомогою біологічного круговороту атомів сонячна енергія перетворювалася в хімічну.

 Вернадський вважав, що основне завдання у вивченні еволюції біосфери полягає у встановленні зв'язку еволюції видів з еволюцією біосфери. Ці процеси характеризуються єдиними ознаками, до яких він відносив біомасу, хімічний склад і геохімічну енергію.

ідообразованіе розглядається не тільки як зміна морфологічних і фізіологічних ознак організмів, але і як зміна їх ваги, хімічного складу і геохімічної енергії. Для вимірювання впливу організмів на середу Вернадським введено поняття «геохимическая енергія» і запропоновані формули для її обчислення. В результаті еволюції біосфери в поверхневих оболонках Землі накопичується енергія. Її збільшення відбувається в результаті: фотосинтезу і виділення кисню, що володіє високою хімічною активністю; захоплення рослинами нових областей життя, перетворення їх в області акумуляції сонячної енергії в процесах фотосинтезу; акумуляції сонячної енергії в горючих копалин і біогенних мінералах.

Читайте також:

Склад атмосфери Землі

методи екології

Класифікація екосистем

Виникнення екологічних криз в історії людства в результаті нераціонального природокористування

Кругообіг другорядних елементів

Повернутися в зміст: Екологія

Всі підручники

© om.net.ua