ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.03.2024
Просмотров: 70
Скачиваний: 2
1) космическая, преимущественно солнечная;
2) планетная, связанная со строением и космической историей Земли;
3) внутренняя энергия материи – радиоактивная.
Особая роль у живого вещества, активно трансформирующего солнечнуюлучистую энергию в химическое молекулярное движение и в сложностьбиологических структур. Развивая учение о биосфере, Вернадский пришел к следующим выводам(биогеохимическим принципам):
1) «Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится кмаксимальному своему проявлению». Вовлекая неорганическое вещество в «вихрь жизни», в биологический круговорот, жизнь способна со временем проникать в ранее недоступные ей области планеты и увеличивать свою геологическую активность. Действительно, палеонтологи, восстанавливая историю живых существ, приводят доказательства увеличения разнообразия видов, появления новых, более сложных форм, способствующих еще более полному освоению солнечной энергии, активизации биосферы.
2) «Эволюция видов, приводящая к созданию форм, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере». Этот биогеохимический принцип Вернадского утверждает высокую приспосабливаемость живого вещества, пластичность, изменчивость во времени. В своих работах Вернадский не ограничился общим описанием биосферы ивыяснением ее общих закономерностей. Он провел и частные, детальныеисследования, выразив, как мы знаем, в формулах и цифрах активность живоговещества, а также проследив судьбу некоторых химических элементов вбиосфере. Он показал место биосферы в системе других геосфер планеты.Учению Вернадского о биосфере суждено было стать ключевой, центральнойконцепцией современного естествознания. Для познания биосферы и ноосферы (или техносферы, то есть сферы, гдепроявляется человеческий разум и осуществляются человеком техническиепреобразования) наиболее оправдан и, можно сказать, фундаменталенгеологический подход, прежде всего геохимический, предложенный Вернадским илежащий в основе его учения, обобщающего другие более частные концепциибиосферы. Не случайно сравнительно недавно известный американский ученыйДж.Хатчинсон подчеркнул: «Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас,в основном опирается на идеи Вернадского...» И еще. Вернадский связал учение о биосфере с деятельностью человека нетолько геологической, но и вообще с многообразными проявлениями бытияличности и жизни человеческого общества: «В сущности, человек, являясьчастью биосферы, только по сравнению с наблюдаемыми на ней явлениями можетсудить о мироздании. Он висит в тонкой пленке биосферы и лишь мысльюпроникает вверх и вниз». Все мы, люди – неразрывная часть живого вещества,приобщенная к его бессмертию, необходимая часть планеты и космоса,продолжатели деятельности жизни, дети Солнца.
84)Понятие «живое вещество», обозначающее совокупность живых организмов биосферы, введено В. И. Вернадским. По сравнению с другими веществами биосферы "(биогенным, косным, биокосным, радиоактивным веществом, рассеянными атомами и веществом космического происхождения) живое вещество играет наибольшую роль и выполняет ряд функций. В. И. Вернадский отмечал, что между косной, безжизненной, частью биосферы, косными природными телами и живыми организмами, ее населяющими, идет непрерывный обмен веществом и энергией.
Энергетическая функция. Постоянный поток солнечной энергии, поглощаемый зелеными растениями, преобразуется в энергию химических связей. Синтезированные органические вещества (сахара, белки и др.), последовательно переходя от одних организмов к другим в результате их питания, переносят заключенную в них энергию. Растения поедаются растительноядными животными, которые, в свою очередь, становятся жертвами хищников и т. д. Этот переход и есть последовательный и упорядоченный поток энергии в биосфере.Энергия определяется как общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Ее свойства описываются следующими законами термодинамики. Первый — закон сохранения энергии — гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается вновь. Второй — закон энтропии (от греч. entropia — поворот, превращение) — можно сформулировать следующим образом: энергия любой системы стремится к состоянию термодинамического равновесия или максимальной энтропии. Если температура какого-либо тела или поверхности, допустим валуна или участка суши, выше температуры воздуха, то данная система стремится к равновесию. Валун или участок суши будет отдавать тепло до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой воздушной среды. Энергия любого живого организма может быть рассеяна в тепловой форме. В конечном итоге наступает состояние термодинамического равновесия и дальнейшие энергетические процессы становятся невозможными. Чтобы не наступило состояние максимальной энтропии, организм или система должны постоянно извлекать энергию извне и постоянно стремиться к нарушению термодинамического равновесия. В противном случае наступает гибель организма и необратимая деградация системы.Некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии. Эффективность превращения энергии света в потенциальную энергию химических соединений в зеленом листе всегда меньше 100% (рис. 3.2).Жизнь сводится к непрерывной последовательности роста, самовоспроизведения и синтеза сложных химических соединений. Без переноса энергии, сопровождающего эти процессы, невозможно было бы ни существование самой жизни, ни образование надорганизменных систем всех уровней организации. Если бы солнечная энергия на планете только рассеивалась, то жизнь на Земле была бы невозможной. Чтобы биосфера существовала, она должна получать и накапливать энергию извне. И эта работа выполняется организмами. Часть энергии, запасенной организмами и не израсходованная в биосфере, с их отмиранием «складируется> в виде торфа, углей, горючих сланцев и других полезных ископаемых, используемых в теплоэнергетике. Человек, извлекая эту «складированную» энергию и возвращая ее биосфере, активизирует в ней теплоэнергетические процессы, которые в конечном итоге могут привести к «парниковому эффекту».Средообразующая функция. Биосфера, согласно учению В. И. Вернадского, есть целостное единство, планетная система, все элементы которой взаимосвязаны и взаимодействуют. В этой системе центральную роль играет живое вещество, поскольку с ним генетически связаны все структурные части биосферы и благодаря прошлой или настоящей деятельности живых организмов образованы. Окружающая живое вещество физико-химическая среда изменена вследствие его функционирования до такой степени, что биотические и абиотические процессы оказались неразделимыми. В результате нх взаимовлияния живые организмы преобразуют среду своего обитания или поддерживают ее в таком состоянии, которое удовлетворяет условиям их существования.Биогеохимические функции. Средообразующая роль живого вещества в биосфере имеет, по В. И. Вернадскому, химическое проявление и выражается в соответствующих биогеохимических функциях, которые свидетельствуют об участии живых организмов в химических процессах по изменению вещественного состава биосферы.Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции: газовые, концентрационные, окислительно-восстановительные, биохимические и биогеохимические, связанные с деятельностью человека (Вернадский, 1965).Газовые функции. Они заключаются в участии живых организмов в миграции газов и их превращениях. В зависимости от того, о каких газах идет речь, выделяются следующие газовые функции:
1) кислородно-диоксидуглеродная — создание подавляющей массы свободного кислорода на планете. Носителем данной функции является каждый зеленый организм. Выделение кислорода идет только при солнечном свете, ночью этот фотохимический процесс сменяется выделением зелеными растениями углекислого газа;
2) диоксидуглеродная, не зависимая от кислородной,— образование биогенной угольной кислоты как следствие дыхания животных, грибов и бактерий. Значение функции возрастает в области подземной тропосферы, не имеющей кислорода (азотно-диоксидуглеродная тропосфера) ;
3) озонная и пероксидводородная — образование озона (и возможно, пероксида водорода). Биогенный кислород, переходя в озон, предохраняет жизнь от разрушительного действия радиации Солнца. Выполнение этойфункции обеспечило возникновение защитного озонового экрана;
4) азотная — создание основной массы свободного азота тропосферы за счет выделения его азотвыделяющими бактериями при разложении органического вещества. Реакция происходит в условиях как суши, так и океана;
5) углеводородная — осуществление превращений многих биогенных газов, роль которых в биосфере огромна. К их числу относятся, например, природный газ, терпены, содержащиеся в эфирных маслах, скипидареи обусловливающие аромат цветов, запах хвойных. Вследствие выполнения живым веществом газовыхбиогеохимических функций в течение геологического развития Земли сложились современный химический состав атмосферы с уникально высоким содержанием кислорода и низким содержанием углекислого газа, а также умеренные температурные условия (табл. 3.2). Следует отметить, что в соответствии с гипотезой О. Г. Сорохтина не весь кислород атмосферы имеет биогенное происхождение, 30% его поступило в воздушный бассейн в- результате дегазации недр.Концентрационные функции. Эти функции связаны с аккумуляцией живыми организмами из внешней среды химических элементов: водорода, углерода, азота, кислорода, кальция, магния, натрия, калия, фосфора и многих других, включая тяжелые металлы. Отмирание живого вещества, естественная смерть или случайная гибель организмов, особенно массовая, приводят к аномально высокому содержанию большинства из них в почве и литосфере вплоть до образования горных пород однородного химического состава, например торфа, углей, известняков, сапропелей, мела, железных руд осадочного происхождения.Окислительно-восстановительные функции. Вследствие выполнения этих функций осуществляются химические превращения веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (соединений железа, марганца и т.д.). Окислительная функция выражается в окислении с участием бактерий и, возможно, грибов всех бедных кислородом соединений в почве, коре выветривания и гидросфере. Например, так образуются болотные железные руды, бурые железистые конкреции, ожелезненные горизонты почвы.Восстановительная функция противоположна по своей сути окислительной. Благодаря ей в результате деятельности анаэробных бактерий в нижней трети профиля заболоченных почв, практически лишенной кислорода, образуются оксидные формы железа.Биохимические функции. Эти функции связаны с жизнедеятельностью живых организмов — их питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением тел. В результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, после умирания, в косное. Следует различать разрушение тел организмов после их смерти, идущее повсеместно и вызываемое микробами, грибами и некоторыми насекомыми, и разрушение, связанное с массовым захоронением растительных и животных остатков после их смерти или гибели. В последнем случае совместное или последовательное выполнение живым веществом концентрационных и биохимических функций приводит к геохимическому преобразованию литосферы.Биогеохимические функции, связанные с деятельностью человека. Эти функции обеспечили большие изменения химических и биохимических процессов в биосфере, способствуют становлению ее нового эволюционного состояния — ноосферы. Уже сегодня местное (локальное) и планетарное загрязнение в результате развития теплоэнергетики, промышленности, транспорта и сельского хозяйства может привести к необратимым последствиям в биосфере, так как человек интенсивнее, чем другие организмы, изменяет условия среды.Кроме указанных, к функциям живого вещества в биосфере следует отнести также водную, которая связана с биогенным круговоротом воды, имеющим важное значение в круговороте воды на планете.Выполняя перечисленные функции, живое вещество приспосабливается к окружающей среде и приспосабливает ее к своим биологическим потребностям. При этом живое вещество и среда его обитания развиваются как единое целое, однако контроль за состоянием среды осуществляют живые организмы. Такого рода биологический контроль за состоянием биосферы на глобальном уровне стал основой гипотезы Геи, предложенной американскими физиком Дж. Лавлоком и микробиологом Л. Маргулисом. Согласно этой гипотезе, организмы, прежде всего микроорганизмы, вместе со средой обитания образуют сложную систему регуляции — «коричневый пояс», поддерживающий на Земле условия, благоприятные для жизни.
85) Современная биосфера
Современная биосфера является результатом длительной эволюции всего органического мира и неживой природы. В ее эволюции принимает участие и человек. Если в начальный период своего развития воздействие человека на природу было незначительным, то по мере развития производительных сил общества оно все более возрастало и в настоящее время это воздействие по масштабам приближается к. Биосфера Земли, по определению В. И. Вернадского, становится ноосферой - сферой разума. [1]Современная биосфера является результатом длительной эволюции всего органического мира и неживой природы. В ее эволюции принимает участие и человек. Если в начальный период своего развития воздействие человека на природу было незначительным, то по мере развития производительных сил общества оно все более возрастало и в настоящее время это воздействие по масштабам приближается к действию геологических процессов. Биосфера Земли, по определению В. И. Вернадского, становится ноосферой - сферой разума. [2]Современная биосфера имеет вторичное происхождение и образовалась из газов, выделенных твердой оболочкой Земли после формирования планеты. [3]Современная биосфера является продуктом многообразных процессов, протекающих на Земле 3 5 - 4 0 млрд лет. Окружающая нас атмосфера создана природой и остается неизменной в течение последних примерно 50 млн лет. Но уже в последние десятилетия говорится о все большем изменении ее состава, разрушении озонового подслоя, изменении прозрачности и, соответственно, появлении смога ( англ, smoke - дым / о - туман), кратного увеличения ее загрязнения оксидами серы и азота, свинцом, ртутью, канцерогенными ( в частности, бенз ( а) пиреном) и другими веществами. [4]В современной биосфере А.с. играют огромную роль. Необходим экологический мониторинг А.с. с целью прогноза их дальнейшего развития и разработки подходов к управлению ими для уменьшения вреда, который человек наносит биосфере. [5]Для существования современной биосферы необходим кислород. От его содержания в атмосфере и гидросфере зависит количество биомассы и возможность ее дальнейшего развития. [6]Все живое современной биосферы зависит от этого процесса. Фотосинтез делает энергию Солнца и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает обогащение кислородом атмосферы Земли. [7]Таким образом, современная биосфера является итогом длительного исторического развития всего органического мира в его взаимодействии с неживой природой. В процессе этого развития в биосфере возникла сложная сеть взаимосвязанных процессов и явлений; благодаря взаимодействию абиотических и биотических факторов биосфера находится в постоянном движении и развитии. Однако если первоначально по своему воздействию на природу человек мог рассматриваться лишь как один из второстепенных факторов, то по мере развития цивилизации и роста ее технической оснащенности его роль стала сравнимой с действием мощных геологических процессов. Это обстоятельство заставляет самым серьезным образом относиться к возможным отдаленным последствиям как производственной, так и природоохранной деятельности человека. [8]Таким образом, современная биосфера является итогом длительного исторического развития всего органического мира в его видовом многообразии и во взаимодействии с неживой природой. Она прошла значительную эволюцию с момента появления человека - на протяжении 2 - 3 млн лет. [9]Анализ показывает ( В.Г.Горшков), что современная биосфера вышла из своего устойчивого состояния, однако состояние биосферы обратимо, биосфера может вернуться в прежнее устойчивое состояние при сокращении антропогенного возмущения на порядок величин. При этом отмечается, что другого устойчивого состояния биосферы не существует и при сохранении или росте современного антропогенного возмущения устойчивость окружающей среды биосферы будет разрушена. [10]Возникшая 3 5 - 4 0 млрдлет назад, современная биосфера включает живые организмы ( около 3 млн видов), их остатки, зоны атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами. [11]Возможно, именно таков один из механизмов нарушения действия принципа Ле Ша-телье - Брауна в современной биосфере ( разд. [12]В учебнике приведены сведения об истории развития экологии, рассмотрены закономерности взаимоотношений организмов на всех уровнях организации со средой их обитания, а также биосфера в целом, пределы ее устойчивости, роль и место человека в ней; изложены современные представления о причинах и особенностях глобального экологического кризиса, путях и методах сохранения современной биосферы. [13]Базовым положением современного экологического мировоззрения является общность природы человека со всеми живыми существами Земли и необходимость сохранения современной биосферы для продолжения жизни человечества. Проблемы взаимодействия природы и общества рассматриваются в этой книге неоднократно ( см. гл. [14]Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время, обычно ( в специальной литературе) называют современной биосферой или необиосферой, а древние биосферы относят к былым биосферам, иначе палеобиосферам или мегабиосфе-рам. [15]