Учение В. И. Вернадского о биосфере

Экологической системой высшего ранга на Земле является биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом. Понятие биосферы появилось в биологии в ХYIII веке. Биосферой именовали небольшие ядра органического вещества, которые якобы составляют основу всех организмов. К идее биосферы в ее современной трактовке пришел Ж.–Б. Ламарк. Впервые понятие «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс, определивший ее как особую, образуемую организмами оболочку Земли.

В настоящее время понятие «биосфера» трактуется так, как его толковал академик В. И. Вернадский. Целостное учение о биосфере представлено в его работе «Биосфера» . Вернадский определил биосферу как особую охваченную жизнью оболочку Земли. В физико-химическом составе биосферы Вернадский выделяет следующие компоненты:

живое вещество – совокупность всех живых организмов;

косное вещество – неживые тела или явления (газы атмосферы, горные породы);

биокосное вещество – разнородные природные тела (почвы, поверхностные воды и т.п.);

биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (гумус почвы, каменный уголь, торф, нефть, сланцы и т. п.); радиоактивное вещество; рассеянные атомы;

вещество космического происхождения (космическая пыль, метеориты).

Согласно воззрениям Вернадского весь облик Земли, ее ландшафты, атмосфера, химический состав вод, толща осадочных пород обязаны своим происхождением живому веществу. Жизнь – это связующее звено между Космосом и Землей, которое используя энергию, приходящую из космоса, трансформирует косное вещество, создает новые формы материального мира.

С учетом современных представлений, биосфера включает оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с этими организмами. биосфера – это область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.

Структура биосферы представляет собой совокупность газообразной, водной и твердой оболочек планеты и живого вещества, их населяющего. Границы биосферы определяет распространение в ней живых организмов. горизонтальных границ биосфера не имеет. Верхняя вертикальная граница существования жизни обусловлена не столько низкими температурами, сколько губительным действием ультрафиолетовой радиации и космического излучения солнечного и галактического происхождения, от которого живое вещество планеты защищено озоновым экраном.

Поскольку граница биосферы обусловлена полем существования жизни, где возможно размножение, то она совпадает с границей тропосферы. В состав биосферы полностью входит гидросфера. Нижняя граница биосферы в пределах литосферы лежит в среднем на глубине 3 км от поверхности суши и 0,5 км ниже дна океана. На границе атмо-, гидро- и литосферы сконцентрирована наибольшая масса живого вещества планеты, и эта земная оболочка названа биогеосферой. Только в ее пределах возможна жизнедеятельность и существование человека. Биосферу населяют около 1,5 млн видов животных и 500 тыс. видов растений. живое вещество играет ведущую роль и выполняет следующие функции:

энергетическую – перераспределение солнечной энергии между компонентами биосферы;

средообразующую (газовую) – в процессе жизнедеятельности живого вещества создаются основные газы (азот, кислород, углекислый газ, метан и др.);

концентрационную – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов (кислорода, углерода, водорода, азота, калия, алюминия серы и др.) в концентрациях, в сотни тысяч раз превышающих их содержание в окружающей среде;

деструктивную (проявляется в минерализации органического вещества);

окислительно-восстановительную (заключается в химическом превращении веществ биосферы).

Живое вещество находится в постоянном энергетическом обмене с внешним миром. Оно является основным организующим элементом в поддержании круговорота веществ, обеспечении динамического равновесия экологических систем. Большой круговорот происходит на протяжении всего геологического развития Земли и проявляется в переносе воздушных масс, продуктов выветривания, воды, растворенных минеральных соединений, загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных.

Малый (биологический) круговорот начинается с возникновения органического вещества в результате фотосинтеза зеленых растений. Растения (продуценты) извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, медь, цинк и другие элементы. Растительноядные животные (консументы первого порядка) поглощают соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения. Хищники (консументы второго порядка) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и т.д. Останки животных и отмершие растения перерабатываются насекомыми, грибами, бактериями (редуцентами), превращаясь в минеральные и простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями. Так начинается новый виток биологического круговорота.

Биосфера является чрезвычайно сложной экосистемой, работающей в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов. последние 600 млн лет характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся. Стабильное состояние биосферы обусловлено в первую очередь деятельностью живого вещества. Вместе с тем вмешательство человека в природные круговороты приводит к серьезным изменениям в состоянии биосферы. Неконтролируемое развитие деятельности людей таит в себе большую опасность и потому , биосфера должна постепенно превращаться в ноосферу.

В концепции ноосферы разум человека предстает природным, космическим явлением. Понятие «ноосфера» отражает будущее состояние рационально организованной природы, новый этап развития биосферы, когда дальнейшая эволюция планеты будет направляться разумом в целях обеспечения необходимой гармонии в сосуществовании природы и общества.

6.Основные законы и и принципы экологии (Б.Коммонера и Н.Ф.Реймерса)

Экология теоритическая – общая(биогеоценология,фитоценология,учение о популяции)и частная(растений,животных,, насекомых) и прикладная кология человека города промышленности медицины соц и глобальная.

Способность человека мыслить позволила ему временно преодолеть действие обычных лимитирующих факторов. К ним относятся пища, вода, хищники и паразиты, место обитания и конкуренция с другими видами. Человек поддерживает собственное существование за счет эксплуатации водных, почвенных и энергетических ресурсов, существенно влияя на планетарный круговорот веществ, резко ускоряя его. Возникший в процессе производственной деятельности новый обмен веществ носит техногенный характер и называется антропогенным обменом веществ. Но биологический обмен веществ между человеком и природой остается постоянным условием жизни. Антропогенный обмен веществ принципиально отличается от биотического круговорота незамкнутостью, носит открытый, линейный характер, т. е. лишен «круговорота» жизни. На входе антропогенного обмена веществ – природные ресурсы, а на выходе – производственные и бытовые отходы. С учетом накопленных знаний о фундаментальных законах природы современные ученые-экологи установили общие закономерности и принципы взаимодействия человеческого общества с природной средой, которые в литературе часто именуются законами экологии. Среди законов экологии, сформулированных разными авторами, наибольшую известность получили четыре закона-афоризма ученого-эколога Б. Коммонера :

все связано со всем (закон о всеобщей связи вещей и явлений в природе);

все должно куда-то деваться (закон сохранения массы вещества);

ничто не дается даром (о цене развития);

природа знает лучше (о главном критерии эволюционного отбора).

Из закона всеобщей связи вещей и явлений в природе («все связано со всем») вытекает несколько следствий:

закон больших чисел

закон оптимальности – любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах;

Из закона сохранения массы вещества («все должно куда-то деваться») вытекают два постулата:

закон развития системы за счет окружающей ее

закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства

Постулат «ничто не дается даром» означает, что любое новое приобретение в эволюции экосистемы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего достояния и возникновением новых, все более сложных проблем Из этого закона следуют:

закон необратимости эволюции (однонаправленности развития) – большие системы эволюционируют только в одном направлении – от простого к сложному; инволюция, регресс могут относиться только к отдельным частям или отдельным периодам развития системы;

правило ускорения эволюции ;

не существует бесплатных ресурсов.

Принцип «природа знает лучше» определяет прежде всего то, что может и что не должно иметь места в биосфере.

современные экологи вывели еще один закон экологии – «на всех не хватит» (закон ограниченности ресурсов).

Закон ограниченности ресурсов – источник всех форм конкуренции, соперничества и антагонизма в природе и, к сожалению, в обществе.

Н. Ф. Реймерс:

закон социально-экологического равновесия;

принцип культурного управления развитием;

правило социально-экологического замещения (необходимость выявления путей замещения человеческих потребностей);

закон социально-экологической необратимости;

закон ноосферы Вернадского.

Соблюдение этих законов возможно при условии осознания человечеством своей роли в механизме поддержания стабильности биосферы. Только человек, используя силу своего разума, может направить дальнейшее развитие биосферы по пути сохранения дикой природы, сохранения цивилизации и человечества, создания более справедливой социальной системы, перехода от философии войны к философии мира и партнерства, любви и уважения к будущим поколениям.