Реферат по "Концепции современного естествознания"

       Литосфера. Основная масса организмов литосферы находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва состоит из неорганических веществ (песок, глина, минеральные соли), образующихся при разрушении горных пород, и органических веществ – продуктов жизнедеятельности организмов. 

3.2 Учение В.И. Вернадского  о биосфере. 

       Одним из первых учение о биосфере стал создавать и разрабатывать выдающийся русский ученый В.И. Вернадский (работы «Биосфера», 1926 г., «Биогеохимические очерки», «Химическое строение биосферы Земли» и др.).

       Огромной  заслугой В. И. Вернадского является обоснование нового содержания представлений  о живом веществе. Живым веществом  Вернадский называл «совокупность  организмов, сведенных к их весу, химическому составу и энергии». Живое вещество по своей массе представляет собой ничтожную часть биосферы. Если все живое вещество Земли равномерно распределить по ее поверхности, то оно покроет нашу планету слоем толщиной 2 см. Однако именно живое вещество, по мнению В. И. Вернадского, выполняет ведущие функции в формировании земной коры.

       Живое вещество обладает рядом специфических  свойств:

       1. Живое вещество характеризуется  огромной свободной энергией.

       2. В живом веществе химические реакции протекают в тысячи (иногда и в миллионы) раз быстрее, чем в неживом веществе. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе пользуются понятием исторического, а в косном веществе – геологического времени.

       3. Химические соединения, входящие в состав живого вещества (ферменты, белки и др.), устойчивы только в живых организмах.

       4. Живому веществу присуще произвольное  движение – пассивное, обусловленное  ростом и размножением, и активное  – в виде направленного перемещения  организмов. Первое является свойством всех живых организмов, второе характерно для животных и в редких случаях – для растений.

       5. Для живого вещества характерно  гораздо большее химическое и  морфологическое разнообразие, чем  для неживого.

       6. Живое вещество в биосфере  Земли находится в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов. Размеры и масса живых организмов сильно колеблются (диапазон более 109).

       7. Живое вещество возникает только  из живого и существует на  Земле в форме непрерывного  чередования поколений.

       Живые организмы в пределах биосферы распределены очень неравномерно. На большой высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются достаточно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и поверхностном слое Мирового океана.

       В. И. Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки, занимающие огромные площади, и сгущения жизни, представленные небольшими площадями (например, пруд). Вся остальная часть биосферы является зоной разряжения живого вещества.

       В океане можно выделить две жизненные пленки – планктонную и донную, которые находятся на границе раздела фаз. Планктонная лежит на границе атмосферы и гидросферы, донная – на границе гидросферы и литосферы. Сгущения жизни в океане различают трех типов: прибрежные, саргассовые и рифовые.

       На  суше также имеются различные  формы концентрации жизни. Верхняя  пленка жизни на суше – наземная, расположенная на границе атмосферы  и литосферы. Под ней находится  почвенная пленка жизни, представляющая собой сложную систему, населенную огромным количеством бактерий, простейших и других представителей живых организмов.

       Сгущения  жизни представлены на суше береговыми, пойменными и тропическими формами.

       Важная  закономерность наблюдается в соотношении  видового состава живых организмов на Земле. Растения составляют 21 % от общего числа видов, образуя 99 % общей биомассы. Среди животных 96 % видов представлены беспозвоночными и только 4 % – позвоночные, из которых только 10 % – млекопитающие.

       Таким образом, организмы, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития, в количественном отношении значительно преобладают.

       Масса живого вещества очень мала по сравнению  с массой неживого вещества и составляет всего 0,01-0,02 % от косного вещества биосферы. В то же время живое вещество играет главенствующую роль в геохимических процессах. Ежегодно благодаря жизнедеятельности растений и животных воспроизводится около 10 % биомассы.

       Живым веществом в биосфере выполняются  важные функции:

       1. Энергетическая функция – поглощение  солнечной энергии и энергии при хемосинтезе, дальнейшая передача энергии по пищевой цепи.

       2. Концентрационная функция – избирательное  накопление определенных химических  веществ.

       3. Средообразующая функция – преобразование  физико-химических параметров среды.

       4. Транспортная функция – перенос веществ в вертикальном и горизонтальном направлениях.

       5. Деструктивная функция – минерализация  необиогенного вещества, разложение  неживого неорганического вещества.

       Живые организмы осуществляют миграцию химических элементов в биосфере в процессе дыхания, питания, обмена веществ и энергии.

       Главная функция биосферы заключается в  обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в  циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

       В отличие от предшествующих исследователей природы В.И. Вернадский не стал ограничивать понятие «биосферы» только «живым веществом», под которым он понимал совокупность всех живых организмов планеты. В биосферу он включал одновременно и все продукты жизнедеятельности, выработанные за время существования жизни. Масштабы впечатляют. Этот так называемый «культурный слой» особенно наглядно заметен в городах. На целые метры уходят в землю здания, построенные человеком всего каких-то 100—300 лет тому назад. Главное значение этого слоя в том, что данная почва, богатая гумусом, другими питательными органическими веществами, дает возможность появления, существования и развития новых видов жизни, как и кислород, вырабатываемый растениями и лесами, которых называют «легкими планеты».

       Говоря  о принципах существования биосферы, В.И. Вернадский, прежде всего, уточняет понятие и способы функционирования «живого вещества». Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом. Живое вещество есть совокупность организмов, участвующих в разнообразных геохимических процессах. Организмы усваивают из окружающей среды химические элементы, строящие их тела, и возвращают их в процессе жизни и после своей смерти в ту же самую среду. Таким образом, и жизнь, и «косное вещество» находятся в непрерывном, тесном взаимодействии, в бесконечном круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое.

       Обладая значительно большей активностью, чем неорганическая природа, живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем, включая биоценозы. Последние, в свою очередь, неизбежно входят во взаимодействие между собой, что, в конечном счете, уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни — биосферы.

       Современное естествознание в ходе изучения биоценозов вводит новое понятие «коэволюция», означающее взаимное приспособление видов. Именно коэволюция обеспечивает условия взаимного сосуществования и повышения устойчивости биоценоза как системы. Идея коэволюции является новой перспективной идеей естественных и социальных наук. Ведь в приспособлении друг к другу (как в природе, так и в обществе) решающую роль играет не борьба за существование, а, наоборот, взаимопомощь, согласованность и «сотрудничество» различных видов, в том числе и не связанных между собой генетическими узами.

       Развитие  биосферы происходит путем все большего взаимодействия живых организмов и окружающей среды. В ходе эволюции постепенно идет процесс интеграции путем усиления и развития взаимозависимости и взаимодействия живого и неживого. Процесс интеграции В.И. Вернадский считал очень важной, сущностной характеристикой биосферы. Длительное развитие биосферы, когда-то оказывавшей некое локальное влияние, постепенно становится фактором планетарного масштаба и означает прогрессирующее, все более полное овладение жизнью всей планеты. Существование жизни на Земле в итоге коренным образом изменило, преобразило облик нашей планеты и такие его важные составляющие, как ландшафт, климат, температуру Земли.

       Многолетняя работа В. И. Вернадского над проблемами взаимодействия живой материи и  геохимических процессов на Земле  была завершена созданием учения о биосфере, основными положениями которого являются следующие.

       1. Целостность биосферы определяется  самосогласованностью всех процессов  в биосфере, ограниченных физическими  константами, уровнем радиации  и пр.

       2. Земные законы движения атомов, преобразования энергии являются отражением гармонии космоса, обеспечивая гармонию и организованность биосферы. Солнце как основной источник энергии биосферы регулирует жизненные процессы на Земле.

       3. Живое вещество биосферы с  древнейших геологических времен  активно трансформирует солнечную энергию в энергию химических связей сложных органических веществ. При этом сущность живого постоянна, изменяется лишь форма существования живого вещества. Само живое вещество не является случайным созданием, а есть результат превращения солнечной световой энергии в действительную энергию Земли.

       4. Чем мельче организмы, тем с  большей скоростью они размножаются. Скорость размножения зависит  от плотности живого вещества. Растекание жизни – результат  проявления ее геохимической  энергии.

       5. Автотрофные организмы получают все необходимые для жизни вещества из окружающей косной материи. Для жизни гетеротрофов необходимы готовые органические соединения. Распространение фотосинтезирующих организмов (автотрофов) ограничивается возможностью проникновения солнечной энергии.

       6. Активная трансформация живым  веществом космической энергии  сопровождается стремлением к  максимальной экспансии, стремлением  к заполнению всего возможного  пространства. Этот процесс В.  И. Вернадский назвал «давлением  жизни».

       7. Формами нахождения химических элементов являются горные породы, минералы, магма, рассеянные элементы и живое вещество. В земной коре происходят постоянные превращения веществ, круговороты, движение атомов и молекул.

       8. Распространение жизни на нашей  планете определяется полем устойчивости зеленых растений. Максимальное поле жизни ограничивается крайними пределами выживания организмов, которое зависит от устойчивости химических соединений, составляющих живое вещество, к определенным условиям среды.

       9. Количество живого вещества в биосфере постоянно и соответствует количеству газов в атмосфере, прежде всего кислорода.

       10. Всякая система достигает устойчивого  равновесия, при котором свободная  энергия системы приближается  к нулю. 

3.3 Человек и биосфера. 

       Появление человека как «homo sapiens» (человека разумного) в свою очередь качественным образом изменило как саму биосферу, так и результаты ее планетарного влияния. Постепенно стал происходить переход от простого биологического приспособления живых организмов к разумному поведению и, главное, к целенаправленному изменению окружающей природной среды разумными существами.

       Миллионы  лет тому назад, на заре формирования человека как разумного существа, его воздействие на природу ничем  не отличалось от воздействия на окружающую среду других приматов. И только много позднее, фактически лишь за последние несколько тысячелетий, его влияние на жизнь планеты стало качественно другим, все более существенным. Постепенно человек становится решающим фактором преобразования органических и неорганических форм. Вот почему изучению эволюционного процесса на Земле и роли в нем человека сегодня придается огромное мировоззренческое и практическое значение.