РольВ.И. Вернадскогов формировании современного учения о биосфере.

Учение В.И. Вернадского о биосфере – целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем. Оно основано на следующих принципах.

1. Принцип целостности биосферы.

«Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом в механизме биосферы» (Вернадский В.И. Биосфера.). Строение Земли, по Вернадскому, есть согласованный механизм. «Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма».

Узкие пределы существования жизни подтверждаются физическими постоянными, уровнями радиации и т. п. Как будто кто-то создал такую среду, чтобы жизнь стала возможна. Какие условия и константы имеются в виду?

Гравитационная постоянная или константа всемирного тяготения, определяет разметы звезд, температуру и давление в них, влияющие на ход реакции. Если она будет чуть меньше, звезды станут не достаточно горячими для протекания в них термоядерного синтеза; если чуть больше, звезды превзойдут «критическую массу» и обратятся в черные дыры.

Константа сильного взаимодействия определяет ядерный заряд в звездах. Если ее изменить, цепочки ядерных реакций не дойдут до азота и углерода.

Постоянная электромагнитного взаимодействия определяет конфигурацию электронных оболочек и прочность химических связей; ее изменение делает Вселенную мертвой.

Это находится в соответствии с антропным принципом, по которому при создании моделей развития мира следует учитывать реальность существования человека.

Экология также показала, что живой мир – единая система, сцементированная множеством цепочек питания и иных взаимозависимостей. Если даже небольшая часть ее погибнет, разрушится и все остальное.

2. Принцип гармонии биосферы и её организованности.

В биосфере всё учитывается и всё приспосабливается с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии.

3. Роль живого в эволюции Земли.

На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом… Все минералы верхних частей земной коры – свободные алюмокремниевые кислоты (глины), карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси Fe и Al (бурые железняки и бокситы) и многие сотни других – непрерывно создаются в ней только под влиянием жизни. Лик Земли фактически сформирован жизнью.

4.Космическая роль биосферы в трансформации энергии.

Вернадский подчёркивал важное значение энергии и называл живые организмы механизмами превращения энергии. Можно рассматривать всю эту часть живой природы как дальнейшее развитие одного и того же процесса превращения солнечной световой энергии в действенную энергию Земли.

5.Принцип давления жизни.

Космическая энергия вызывает давление жизни, которое достигается размножением. Размножение организмов уменьшается по мере увеличения их количества. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие. Численность колеблется вблизи равновесного уровня.

6.Принцип растекания жизни.

Растекание жизни есть проявление её геохимической энергии. Живое вещество, подобно газу, растекается по земной поверхности в соответствии с правилом инерции. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.

7.Принцип автотрофности.

Автотрофными называют организмы, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого организма. Поле существования этих зелёных автотрофных организмов определяется областью проникновения солнечных лучей.

8.Принцип поля жизни.

Жизнь целиком определяется полем устойчивости зелёной растительности, а пределы жизни - физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определённых условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обуславливается лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Интервал в 433 градуса (от минус 252 до плюс 180 градусов по шкале Цельсия) является предельным тепловым полем.

9. Принцип постоянства жизни.

Биосфера в основных своих чертах представляет один и тот же химический аппарат с самых древних геологических периодов. Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянной, менялась только её форма. Само живое существо не является случайным созданием.

10.Принцип всюдности жизни.

В биосфере существует всюдность жизни. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат приспособленности в ходе времени.

11.Принцип нахождения живых элементов.

Формы нахождения живых элементов: а) горные породы и минералы; б) магмы; в) рассеянные элементы; г) живое вещество. Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел: раз вошедший элемент проходит длинный ряд состояний, и организм вводит в себя только необходимое количество элементов.

12.Принцип постоянства количества живого вещества в биосфере.

Живое вещество является посредником между Солнцем и Землёй и, стало быть, либо его количество должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики в зависимости от внешних энергетических характеристик.

13.Принцип устойчивого равновесия.

Всякая система достигает устойчивого равновесия, когда её свободная энергия равняется или приближается к нулю, то есть когда вся возможная в условиях системы работа произведена.

По В. И. Вернадскому вещество биосферы состоит из 7 взаимодействующих, геологически закономерных частей:

1. Живое вещество. Представляет собой совокупность всех живых организмов, населяющих планету Земля, выраженную в их элементарном химическом составе, биомассе, энергии. Общая масса живого вещества биосферы оценивается приблизительно в 10¹² т. и распределено оно неравномерно. В гидросфере содержание живого вещества максимально на мелководьях (до 200 м.), минимально – в глубинных акваториях, на суше наиболее значительна биомасса тропических лесов; масса растений намного превышает массу животных.

2. Биогенное вещество – вещество, созданное живым веществом планеты (созданное жизнью).; оно возникло в результате разложения остатков организмов, но еще не полностью минерализовано (уголь, нефть, битумы, известняки и др.). Горючие ископаемые являются мощным источником энергии.

3. Косное вещество – неживое вещество, образованное процессами, в которых живое вещество не принимало участия, например, изверженные и глубинные горные породы.

4. Биокосное вещество – структура из живого и косного вещества, которая создается одновременно косными процессами и живыми организмами, например, кора выветривания, почвы и природные воды.

5. Радиоактивное вещество – вещество, в состав которого входят элементы, ядра атомов которых нестабильны: уран, радий, радон и др.

6. Рассеянные атомы – химические элементы, концентрация которых в земной коре низка и которые присутствуют как примеси в минералах и рудах, например, галлий Ga, рубидий Rb, таллий Tl и другие).

7. Вещество космического происхождения – метеориты, метеоритная пыль, все вещество космического происхождения, которое скорее всего абиогенно.

Сущность учения В.И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. По словам Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют лучистую энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Вторым важнейшим аспектом учения Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему», 1930г.

Вернадский обосновал важнейшие представления о формах представления вещества, путях биогенной миграции атомов, т.е. путях миграции атомов химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др.

Важнейшей частью учения о биосфере Вернадского являются представления о ее возникновении и развитии.

Венцом творчества Вернадского стало учение о ноосфере, т.е. сфере разума.

В целом учение Вернадского о биосфере заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы. В настоящее время оно служит естественно-научной основой рационального природопользования и охраны окружающей среды.