Властивості складних систем. Біосфера, основні положення вчення В. І. Вернадського про біосферу і ноосферу

Тема: Властивості складних систем. Біосфера, основні положення вчення В. І. Вернадського про біосферу і ноосферу

Цілі уроку: розглянути основні особливості складних систем, звернути увагу на те, що ряд їх властивостей не є властивостями окремих елементів, а виникає лише внаслідок взаємодії всіх елементів системи; дати уявлення про біосферу та місце серед оболонок Землі, ознайомити учнів з основними положеннями вчення В. І. Вернадського про біосферу; розвивати навички аналізу в процесі порівняння живих і неживих складних систем; виховувати вміння аналітично мислити.

План

1. Що таке складні системи.

 

Хід уроку

1 Великі складні системи — складаються з численних взаємозалежних і таких, що взаємодіють між собою, різнорідних елементів і підсистем. Складні системи мають принципово нові властивості, яких не має жодний зі складових елементів. Приклади складних систем: живий організм, екосистема, підприємство, галузь економіки тощо. Такі системи характеризуються високим рівнем невизначеності свого поводження.

 Біосферою називають (сферою життя) область існування живих організмів на Землі. Вчені по-різному трактують це поняття в залежності від того, на що спрямований акцент при вивченні екологічних проблем. Але основним є вчення В. І. Вернадського про розуміння сутності навколишнього середовища. Вперше цей термін вжив австрійський геолог Е. Зюсс у 1875 р., але поширився він після видання в 1926 р. праці нашого видатного вченого В. Вернадського «Біосфера». Він був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому зовсім різні, на перший погляд, процеси у трьох зовнішніх сферах землі — літосфері, гідросфері й атмосфері — тісно пов’язані між собою.

В. І. Вернадський народився 12 березня 1863 року у Петербурзі в  сім’ї українського економіста, професора  Івана Вернадського. Він навчався в Петербурзькому університеті, коли там викладали великі вчені В. В. Докучаєв, Д. І. Менделєєв, М. П. Вагнер та інші. Вернадський багато зробив для відродження України, її культури і науки. Зокрема, він був організатором і першим президентом Всеукраїнської академії наук, Національної книгозбірні України, Комісії по вивченню продуктивних сил України тощо. Всесвітню славу вченому принесли створені ним вчення про біосферу та ноосферу.

Відповідно до вчення Вернадського середовище, що оточує сучасну людину, можна умовно розділити на: природну — біосферу і штучну — ноосферу, тобто знову створену (або перетворену) людиною (господарське освоєння території, підприємства, населені пункти і т.д.).

Біосфера, на думку вченого, складається із семи взаємопов’язаних речовин: живого, біогенного, косного, біокосного, радіоактивного, космічного, розсіяних атомів. Скрізь в її межах  зустрічаються або сама жива речовина, або сліди її біохімічної діяльності. Атмосфера, вода, нафта, вугілля, вапняки, глини та їх похідні створені живою  речовиною планети. Існуючі верхні шари земної кори в інші геологічні епохи були перероблені живими організмами. Найпростішою структурою сучасної активної частини біосфери є біогеоценоз.

В. І. Вернадський одним  із перших усвідомив величезний перетворюючий  вплив живих організмів на всі  три зовнішні оболонки Землі в  планетарному масштабі, тісну взаємодію  і взаємозалежність усіх форм життя. Це дало йому поштовх до створення  всеохопної теорії біосфери, тобто  тієї частини зовнішніх оболонок нашої планети, які безпосередньо  пов’язані з існуванням життя  на Землі.

У межах біосфери практично  кожний елемент проходить через  ланцюг живих організмів, включається  в систему біогеохімічних перетворень. Так, весь кисень планети — продукт фотосинтезу — поновлюється через кожні 2000 років, а всі вуглекислоти — через 300 років. Однак жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема, дуже швидким кругообігом речовин. Вся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за вісім років. Біомаса Світового океану відновлюється за 33 дні, його фітомаса — щодня, фітомаса суші — приблизно за 14 років через більшу тривалість життя наземних рослин.

Біохімічна функція біосфери розглядається Вернадським як загальний  прояв життя на Землі. Жоден окремо взятий вид організмів не може виконати цю роль. Для забезпечення всього різноманіття форм біогенної міграції хімічних елементів  необхідним був розвиток певного  комплексу організмів. Звідси виникає  проблема еволюції біосфери як єдиного  цілого в процесі історико-геологічного розвитку нашої планети.

Згодом В.Вернадський дійшов висновку, що біосфера — це «стійка динамічна система яка незмінно діє протягом 1,5—2 мільярдів років». Він довів, що стійкість біосфери за цей час виявляється в сталості її загальної маси (близько 1019 т), маси живої речовини (1015 т), енергії, зв’язаної з живою речовиною (1018 ккал), і середнього хімічного складу всього живого. Стійкість біосфери Вернадський пов’язував з тією обставиною, що «функції життя в біосфері — біогеохімічні функції — незмінні протягом геологічного часу». Всі функції живих організмів у біосфері (утворення газів, окисні й відновні процеси, концентрація хімічних елементів тощо) не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом. Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене Вернадським: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система, з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконував свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати, тобто стійкість її існування була відразу започаткована її складністю.

Таким чином, сучасна біосфера є результатом довгого історичного  розвитку всього органічного світу  в його взаємодії з неживою  природою. В процесі цього розвитку в біосфері виникла складна сітка  взаємопов’язаних процесів та явищ. Завдяки  взаємодії абіотичних та біотичних  факторів біосфера перебуває в постійному русі та розвиткові. Вона пройшла значну еволюцію з часу появи людини, тобто  за останні 2—3 млн років. Проте якщо спочатку за своїм впливом на природу  людина могла розглядатися лише як один із другорядних факторів, в  міру розвитку цивілізації та росту  її технічної оснащеності її роль стала порівняльною з дією великих  геологічних процесів. Ця обставина  заставляє якнайсерйозніше ставитися  до можливих віддалених наслідків як виробничої, так і природоохоронної діяльності людини.

Вернадський особливо виділяє  перетворювальний вплив на Землю  однієї з форм життя — людини — через її розумну діяльність і передбачає швидке зростання глибини  і масштабів цього впливу. В  результаті техногенної діяльності людини біосфера Землі докорінно  перетворюється та стає, за визначенням  Вернадського, ноосферою — «сферою  розуму», вона охопить все більшу частину Землі — від глибоких її надр до найвищих шарів атмосфери.

Термін «ноосфера» (з грецьк. — сфера розуму) запровадив видатний французький філософ і природознавець П. Тейяр де Шарден. Наповнив його змістом і розвинув Вернадський. Зміст його концепції такий: впливати на природу, змінювати біосферу слід особливо раціонально, думаючи не про сьогоднішні вигоди, а про майбутні наслідки. Обов’язковою умовою діяльності людини, за Вернадським, як і раніше, має залишатися сприятливий стан біосфери, адже людина, як і інші живі істоти Землі, пристосована лише до тих природних умов, до тих сполучень природних агентів, у яких вона виникла й живе. В іншому середовищі, якісно відмінному від цього, люди жити не можуть. Біосфера, що сформувалася еволюційно як складова частина космічної організації матерії і з якою нерозривно пов’язана людина, має бути збережена на благо людей. Саме в цьому полягає сенс ноосфери — не стихійне руйнівне втручання в природу, а науково обґрунтоване збереження на Землі умов для життя і щастя людей.

В. І. Вернадський вважав, що ноосфера — це такий стан біосфери, в якому мають виявитися розум  і спрямована ним праця людини як нова, небувала на планеті, геологічна сила. Він визначив кілька загальних  умов, які необхідні для створення  ноосфери:

 

• людство має стати єдиним в економічному та інформаційному відношеннях;

 

• ноосфера — явище всепланетне, тому людство повинне прийти до цілковитої рівності рас, народів незалежно від кольору шкіри й інших відмінностей;

 

• ноосфера не може бути створена до припинення війн між народами.

 

Очевидно, що ноосфера в просторі значною мірою перекривається біосферою, але не тотожна їй. Темпи розвитку ноосфери незрівнянно вищі від темпів змін біосфери.

Таку цілісну й завершену  систему уявлень про «космізм життя» В. І. Вернадський сформулював  у своїх творах вперше в історії  людства, хоча зародки теорії біосфери і усвідомлення взаємозв’язку багатьох процесів у зовнішніх оболонках  Землі були вже в роботах попередників.

 

Контрольні  питання:

1. Що таке складна система?

2. Що називають біосферою?

3. Хто перший вжив термін «біосфера»?

4. Із кількох  взаємопов’язаних речовин складається біосфера?Яких?

5. Що таке  «сфера розуму».

6. Хто перший запропонував  цей термін?

7. Які є загальні умови, що необхідні для створення ноосфери?

Домашнє завдання