Учение в. И. Вернадского о биосфере
1. Характеристика главных типов веществ биосферы
По современным представлениям, биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского(1863 –1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Важнейшая значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этому способствовало развитие экологии и, прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.
Учение Вернадского о биосфере – это 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.
По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает в себя живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов (магматические горные породы); биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы); а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяные атомы. Все эти семь типов веществ геологически связаны между собой.
Идея о Ноосфере – «Сфере Разума», закономерно возникающей как высшая стадия эволюции Биосферы, ассоциируется в первую очередь с именем великого русского учёного В.И. Вернадского. Ноосфера имеет трёхчастное строение:
Техносфера, объединяющая все средства переработки энергии и вещества, транспорт и коммуникации, созданные совокупной мыслью человечества. Социосфера, включающая всю совокупность отношений между людьми и общественными структурами, вплоть до межгосударственных отношений. Идеосфера – сфера идеальных продуктов деятельности человечества, таких, как искусство, наука, религия, мифологические формы сознания.
Техносфера интенсивно развивается начиная со времен английской промышленной революции XVIII века, породив индустриальное общество XIX–XX вв и на наших глазах создавая основы нового информационного общества. В этой области человечество ещё ждут яркие открытия. Уже создан плацдарм для освоения термоядерной энергии. В отличие от атомной, она использует энергию синтеза, а не распада ядер, экологически несравненно более чистую, чем атомная энергия и к тому же практически неисчерпаемую, используется солнечная энергия, водородная энергетика (дающая при сгорании водорода вместо вредных выбросов – чистую воду). Появляются совершенно новые виды транспорта – например, экранопланы, электромобили, в том числе питающиеся солнечной энергией, «струнные системы» Юницкого и многое другое. Огромную роль приобретают биотехнологии, вызывающие вместе с ожиданием победы над болезнями, увеличения срока активной жизни человека и немалую тревогу в случае применения их в антигуманных целях. Главной задачей ноосферной техники является не «преобразование природы» и тем более, её «покорение», а в первую очередь – «преображение техносферы», приведение её в соответствие с требованием сохранить устойчивость биосферы и потребностями людей, причём не только физиологических, но и высших духовных потребностей, связанных с трудом и творчеством.
15.
16. Биогеохимический круговорот веществ — повторяющийся обмен химических элементов и их природных соединений между живым веществом и неорганической средой — косным веществом биосферы. Представление о биогеохимическом круговороте веществ ( под названием «биогеохимические циклы» ) как основе организованности биосферы было введено в науку В. И. Вернадским. Осуществление многочисленных круговоротов вещества приводит к саморегуляции природных экосистем, что придает им устойчивость, которая выражается в относительном постоянстве содержания различных химических элементов в растениях и животных. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ - биогеохимический круговорот веществ, обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий циклический характер. Все биогеохимические циклы взаимосвязаны и составляют динамическую основу существования жизни. Потоки энергии Солнца и деятельность живого вещества служат движущими силами биогеохимических циклов, что приводит к перемещению химических элементов.Генерализованный циклический процесс в биосфере — это биогеохимический круговорот веществ, который через разнообразие связывает атмосферу, гидросферу и литосферу.
Круговорот воды. Вода находится в постоянном движении. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе.
Круговорот углерода. Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой - углекислым газом. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры.
Круговорот кислорода. Кислород - наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели. В составе земной атмосферы кислород занимает второе место после азота. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О2. Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он вступает во множество химических соединений минерального и органического миров.
Круговорот фосфора. Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфатиона (PO43-). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают PO43- из водного раствора и включают фосфор в состав различных органических соединений, где он выступает в форме так называемого органического фосфата. По пищевым цепям фосфор переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы.
Круговорот серы. Сера является важным составным элементом живого вещества. Большая часть ее в живых организмах находится в виде органических соединений. Кроме того, сера входит в состав некоторых биологически активных веществ: витаминов, а также ряда веществ, выступающих в качестве катализаторов окислительно- восстановительных процессов в организме и активизирующих некоторые ферменты.
17.
Жозеф Фурье предположил, что атмосфера земли выполняет функцию своего рода стекла в теплице: воздух пропускает солнечное тепло, не давая ему при этом испариться обратно в космос. И он был прав. Этот эффект достигается благодаря некоторым атмосферным газам второстепенного значения, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. «естественный» парниковый эффект – это устоявшийся, сбалансированный процесс, вполне логично предположить, что увеличение концентрации «парниковых» газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который, в свою очередь, приведёт к глобальному потеплению климата.
Главная проблема – это повышение уровня Мирового океана. При очень значительном потеплении катастрофически начнёт сокращаться (примерно в 3–5 раз) площадь горного оледенения, в Арктике уменьшатся площадь и толщина морских льдов, начнут таять материковые ледники Гренландии и Антарктиды.
Поднятие уровня океана, даже незначительное, может иметь весьма негативные экологические и социально-экономические последствия: будут затоплены приморские равнины, ухудшится водоснабжение прибрежных районов. Если же уровень океана повысится существенно, будут затоплены значительные участки суши и ущерб будет огромным.
Прямое воздействие повышения уровня Мирового океана – перемещение береговой линии. В результате таяния льдов под водой окажутся многие прибрежные районы и острова, вторжение фронта солёных морских вод в пресноводные реки вызовет засоление пресноводных прибрежных акваторий.
Потепление приведёт к высвобождению метана, находящегося в зоне вечной мерзлоты в виде гидрата метана (твёрдое соединение кристаллов воды и поглощённого под давлением газообразного метана), таянию грунтов.
Произойдут существенные изменения природных процессов в биосфере:
-нарушение круговоротов главных биогенных элементов;
-изменение характера облачности и, как следствие, климатические изменения;
-изменение распределения осадков по регионам;
-смещение климатических зон и, в частности, расширение зон пустынь;
-нарушение биологических ритмов развития растений и длительные периоды неурожаев главных сельскохозяйственных культур.
Демографическое развитие – не только рост населения, оно включает в себя вопросы природопользования, роста численности населения относительно территории и ее природно-ресурсной основы (фактор «демографического давления»), состояния и качества окружающей природной среды, этнические проблемы и прочее.
Говоря о причинах перенаселенности, можно сосредоточить внимание на чрезвычайном количестве населения, а можно – на недостаточно высоком уровне развития производительных сил.