Вчення про біосферу. Ноосфера

Размещено на http:www.allbest.ru/

1. Поняття про біосферу

Термін “біосфера” з'явився у 1875 році. Його автором був австрійський геолог Е. Зюсс. Під біосферою розуміють все те, що нас оточує, ту природу, в якій ми живемо. Сам Вернадський дав наступне визначення біосфері:

Біосфера є оболонкою життя - область існування живої речовини.

Струнке вчення про біосферу було розроблене у 1926 році. Вчений виділив шість головних компоненти біосфери:

жива речовина - сукупність усіх існуючих на планеті рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів;

біогенна речовина - продукти життєдіяльності організмів ( торф, крейда, кам'яне вугілля

біокосна речовина - продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (ґрунт) ;

косна речовина - в утворенні якої організми не брали участі (гірські породи магматичного, неорганічного походження) ;

космічна речовина - космічний пил, метеорити;

радіоактивна речовина - радіонукліди, які зумовлюють існування радіогенної теплоти, та продукти їх розпаду.

Таким чином, вся сукупність організмів на планеті називається живою речовиною. біосфера ноосфера біомаса

Жива речовина як біогенний фактор характеризується елементарним хімічним складом, масою і енергією. Жива речовина створила склад атмосфери, гідросфери, ґрунтів. Жива речовина акамулює енергію космосу, трансформує її в енергію земних процесів.

Вчення про ноосферу також створене Вернадським В.І. Ноосфера - це біосфера, яка розумно керується людиною. Вернадський під ноосферою розумів новий план розвитку біосфери і закликав до розумного регулювання взаємовідносин людини та природи, що ноосфера - це біосфера, перероблена науковою думкою. При переході біосфери в ноосферу перед людством виникає велика за своїми масштабами задача - навчитись свідомо регулювати взаємовідносини між суспільством і природою, тільки тоді можна досягти гармонійного співіснування.

2. Межі біосфери

Біосфера утворилась в результаті виникнення життя як прямий результат загального розвитку нашої планети. Тривалість існування життя на Землі визначається часом від 2 до 4,5 млрд. років.

Біосфера включає нижню частину газової оболонки - тропосферу, всю водну оболонку та верхню частину твердої оболонки - літосфери. Межі біосфери визначаються наявністю умов необхідних для існування живих організмів:

Літосфера.

В глибину Землі живі організми проникають на невелику відстань. В літосфері життя обмежене температурою підземних вод та гірських порід, яка поступово зростає і на глибині 10 - 15 км вже перевищує 100 градусів. Найбільша глибина, на якій знайдені бактерії становить 4 км. У нафтових родовищах на глибині 2-2,5км бактерії знаходяться в значній кількості.

Гідросфера.

В океані життя розповсюджене до більш значних глибин і зустрічається навіть на дні океанських западин (Маріанська западина 11км в Тихому океані), де температура близько 0 градусів.

Атмосфера.

Верхня межа життя в атмосфері визначається збільшенням з висотою ультрафіолетового випромінювання. На висоті 25 - 30км більшу частину УФ-випромінювання поглинає озоновий шар. Все живе, що піднімається вище - гине. Атмосфера над поверхнею Землі насичена різноманітними живими організмами. Спори бактерій, грибів знаходять на висоті 20-22км.Це верхня межа біосфери. Основна ж частина живих істот концентрується на висоті 1-1,5 км.

Отже, загальна протяжність біосфери - до 40 км.

3. Поняття про живу речовину

Сукупність усіх живих організмів на планеті - біомаса, Вернадський назвав “живою речовиною”. Якщо зрівняти поверхню Землі і рівномірно розподілити на ній існуючих рослин, тварин і мікроорганізмів, то вони утворять шар завтовшки всього 2 см. Жива речовина - невіддільна складова біосфери, що об'єднує всі її компоненти в єдине ціле, є її функцією і одночасно “однією з наймогутніших геохімічних сил на нашій планеті” (В.Вернадський)

Біомаса - це кількісна оцінка живої речовини. Біомаса- виражена в одиницях маси чи енергії кількість живої речовини тих чи інших організмів, яка припадає на одиницю площі чи об'єму.

Суха маса живої речовини оцінюється в 2-3 трлн т - приблизно в мільярд разів менше за масу Землі. Проте жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема дуже швидким кругообігом речовин. Життєдіяльність рослин, тварин, мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між біотою та зовнішнім середовищем, унаслідок чого всі атоми земної кори, атмосфери і гідросфери протягом історії Землі багаторазово входили до складу живих організмів.

Функції, які виконує жива речовина (біомаса) в кругообігу речовин:

Газова функція здійснюється зеленими рослинами в процесі фотосинтезу - при цьому атмосфера поповнюється киснем; також рослинами і тваринами при диханні. Відбувається також кругообіг азоту, який тісно пов'язаний з життєдіяльністю організмів.

Концентраційна функція проявляється у здатності живих організмів накопичувати хімічні елементи. Так, морські водорості концентрують йод, діатомові водорості і злаки - кремній, молюски - мідь тощо.

Окислювально-відновна виражається у хімічних перетвореннях речовин у процесі життєдіяльності організмів. Утворюються солі, оксиди, різноманітні нові речовини як результат окисно-відновних реакцій.

Геохімічна функція здійснюється у процесі обміну речовин у живих організмах (живлення, дихання, виділення), розкладу відмерлих організмів і продуктів їх життєдіяльності до простих вихідних речовин.

Основні властивості живої речовини:

високоорганізована внутрішня структура;

здатність уловлювати із зовнішнього середовища й трансформувати речовини та енергію, забезпечуючи цим процеси своєї життєдіяльності;

здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середовища, незважаючи на коливання умов середовища зовнішнього, якщо ці коливання сумісні з життям;

здатність до само відтворення шляхом розмноження.

4. Розподіл біомаси в біосфері

На поверхні Землі в наш час повністю відсутнє життя лише в областях значних зледенінь та у кратерах діючих вулканів.

Вернадський підкреслював “повсюдність” життя. Заселеними є самі неймовірні місця існування: термальні джерела, температура в яких сягає до 100 градусів; вікові сніги Гімалаїв, де на висоті 8300 м існують 9 видів бактерій; безводні пустелі та надсолоні озера, де живуть ціанобактерії. Деякі інфузорії можуть витримувати радіацію по дозі в 3 млн. разів перевищуючу природний радіаційний фон. Насіння, спори в анабіозі, зберігають життєдіяльність в повному вакуумі.

Поряд з цим розподіл життя в біосфері відрізняється нерівномірністю . Життя слабо розвинене в пустелях, тундрах, в глибинах океану, високо в горах, тоді як в інших частинах біосфери - дуже щільне і різноманітне. Найбільш висока концентрація життя на межі між сферами: літосферою і атмосферою, атмосферою і гідросферою. Місця найбільшої концентрації організмів Вернадський назвав “плівками життя”.

Біомаса всіх живих організмів, які одночасно живуть на Землі становить приблизно 2,432 10 т. сухої речовини. На поверхні суші біомаса поступово збільшується у напрямку від полюсів до екватора. Біомаса суші залежить від кліматичних зон. Екосистеми ґрунтів укривають майже всю поверхню суші. Ґрунт, не тільки середовище, яке необхідне для життя рослинних і тваринних організмів, а й складна екосистема. Потужність ґрунту збільшується від полюсів до екватора. У середніх широтах особливе значення має гумусний шар, потужність якого на підзолистих ґрунтах 5-10см, а на чорноземах 0,7-1,5м.Грунти дуже щільно заселені живими організмами - біомаса одних дощових червів становить 1,2т на 1 га.

Гідросфера, або Світовий океан, займає 2/3 поверхні планети. Об'єм води в Світовому океані у 15 разів більший об'єму суші. В океані, крім планктону та вільноживучих тварин, є багато організмів, які прикріплені до дна або рухаються по ньому (бентос). Життя в океані розподілено нерівномірно: найбільша густина спостерігається у прибережних та придонних зонах, у поверхневих шарах (планктон), а також на коралових рифах. В цілому у Світовому океані у 1000 разів менше біомаси, ніж на поверхні суші.

5. Ноосфера

В. І. Вернадський зазначав, що можливості людини з її розумом і технікою такі значні, що вона може втручатись в хід геолого-хімічних процесів Землі і навіть змінювати їх природний напрямок. Людство має усвідомити свою силу і роль у біосфері і тоді настане новий етап її розвитку.

Вернадський передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму -”ноосферу” (noos - в перекладі з грецької : розум, дух ), в якій людина стане основною геологічною силою.

Ноосфера відрізняється від біосфери величезною швидкістю в розвитку. За концепцією ноосфери, людство перетворилося на найпотужнішу геологічну силу на планеті. Вернадський підкреслював, що протягом останніх 500 років воно освоїло нові форми енергії - парову, електричну, атомну, й навчилося використовувати майже всі хімічні елементи. Людство освоїло всю біосферу й одержало набагато більшу, порівняно з іншими організмами, незалежність від навколишнього середовища. Наукова думка й діяльність людини змінили структуру біосфери, незаймана природа швидко зникає, з'являються нові екосистеми та ландшафти - міста, культурні землі, для яких характерні простіші угрупування організмів.

2. Розробка концепції ноосфери

Тварини та рослини своєю діяльністю за життя та біомасою після смерті мільярди років створювали та вдосконалювали умови, сприятливі для життя, тобто біосферу, перш ніж з'явилася людина, котре через кілька сотень тисяч років стала руйнувати її своєю нерозумною діяльністю.

У 1875 р. австрійський вчений Едуард Зюсс визначив біосферу як особливу оболонку Землі, утворену живими організмами, або, іншими словами, як сукупність живих тіл, що населяють Землю, як зону органічного життя, що охоплює область взаємодії атмосфери, літосфери та гідросфери.

Сучасне розуміння біосфери було запроваджено видатним українським ученим В.І. Вернадським. На підставі праць В.І. Вернадського та його послідовників біосфера визначається як загальнопланетна оболонка, до складу якої належать нижні шари атмосфери, гідросфера та верхні шари літосфери, її склад і будова зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів. Вона є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, термодинамічне відкритою, самоорганізованою, динамічно урівноваженою, стійкою, глобальною системою.

В.І. Вернадський дав таке визначення біосфери: «Біосфера являє собою оболонку життя -- область існування живої речовини». Він зазначив, що жива речовина, як і біосфера, має свою особливу організованість. Організованість не є механізмом, вона різко відрізняється від механізму тим, що безперервно перебуває в становленні, у русі всіх її найдрібніших матеріальних та енергетичних частинок.

Земна оболонка, біосфера, що охоплює всю .земну кулю значною мірою зумовлюється існуванням в ній живої та неживої речовини. Між її неживою частиною, неживими природними тілами і живою речовиною, що її населяє, постійно існує обмін. Цей обмін у ході часу виражається рівновагою, що закономірно змінюється і прагне до стійкості.

Організованість є однією з головних особливостей біосфери і ця особливість визначається способом існування живого природного тіла. Живе виступає у біосфері організатором потоків речовини та енергії, що прагнуть до замкненості за принципами циклічності. На думку В.І.Вернадського, організованість біосфери повинна розглядатися як рухома рівновага.

Аналізуючи процеси у біосфері землі, В.І. Вернадський дійшов висновку, що еволюція видів переходить в еволюцію біосфери, і відзначив, що спостерігається перехід біосфери в якісно новий стан -- ноосферу.

Дійшовши висновку, що біосфера еволюціонує, В.І. Вернадський зазначив, що поява людини і зміни, внесені в біосферу людською діяльністю, є природним етапом цієї еволюції, внаслідок якого біосфера з необхідністю повинна докорінно змінитись і перейти у свій новий стан -- ноосферу -- сферу людського розуму, тобто в таку біосферу, в якій людська свідома діяльність стає визначальним фактором існування та розвитку. Він зазначав, що на наших очах біосфера різко змінюється: перебудова її наукою через організовану людську працю не є випадкове явище, що залежить від волі людини, але є стихійний природний процес, корені якого лежать глибоко і який готувався еволюційним процесом, тривалість, якого вимірюється мільйонами років.

З точки зору історичного часу, життя людського індивіда ми можемо говорити лише про те, що ноосфера є своєрідним «світлим майбутнім» для людства, єдиною альтернативою вмиранню природи внаслідок людської діяльності по її перетворенню, а також смерті самої людини як біологічної істоти, що буде позбавлена природних умов свого існування. Тому «переведення» біосфери в її якісно новий стан -- ноосферу, є одним із найважливіших завдань, які стоять перед людством сьогодні.

Чому ж перед людством виникає питання про перебудову біосфери? Проблема полягає в тому, що в силу специфіки свого способу існування людина, ставши істотою соціальною, перестає пристосовуватись до навколишнього природного середовища, як інші живі організми, а пристосовує його до своїх цілей і потреб.

Освоєння природного простору людиною призводить до того, що людина, втручаючись у кругообіги речовини та енергії в біосфері, порушує функціонування механізмів підтримки динамічної рівноваги між її складовими частинами. Якщо на ранніх етапах існування суспільства природа була здатною справлятись з цими порушеннями за допомогою своїх традиційних методів встановлення рівноваги, то з наростанням об'єму знань людства, а разом з тим і сукупної продуктивної сили, їй стає все тяжче робити це без серйозних наслідків для існування самої біосфери. Біосфера почала швидко втрачати здатність до відтворення своїх основних функцій, вона «не встигає» переробляти результати людської діяльності. Людина також створила багато таких речовин, які не існували в природі до неї і для яких вона не виробила способів та механізмів утилізації.

Перед людством постала реально загроза деструкції механізмів підтримки та відновлення основних функціональних характеристик біосфери, знищення природи як сукупності умов існування біологічного людського організму, самознищення людства. Локальні екологічні катастрофи зливаються в єдине ціле. Глобальна екологічна криза, викликана людською діяльністю, загрожує перерости у глобальну екологічну катастрофу, коли процеси руйнування природи матимуть незворотний характер.

Збереження умов біологічного існування людини залежить саме від того, що й породило їй загрозу - від особливості людського способу буття.

Отже, ноосферу слід розглядати як вищу стадію розвитку біосфери, пов'язану з виникненням і розвитком у ній людського суспільства, яке, пізнаючи закони природи і розвиваючи техніку до найвищого рівня її можливостей, стає найбільшою планетарною силою, що перевищує за масштабами своєї діяльності всі відомі геологічні процеси. При цьому людське суспільство починає впливати на хід усіх процесів у біосфері, глибоко змінюючи її своєю діяльністю. Оцінюючи роль людського розуму і наукової думки як планетарного явища, В.І. Вернадський дійшов таких висновків:

1. Хід наукової діяльності є тією силою,якою людина міняє біосферу, у якій вона мешкає.

2. Прояв зміни біосфери є неминучим явищем, що відбувається разом зі збагаченням наукових знань.

3. Зміни біосфери відбуваються незалежно від людської волі як природний процес.

4. Середовищем життя людства є організована оболонка - біосфера, тому входження в неї впродовж її геологічно тривалого існування нового чинника її зміни - наукової діяльності людства - є природним процесом переходу біосфери у нову фазу, у новий стан - ноосферу.

5. Нині ми бачимо це значно яскравіше, ніж могли це бачити раніше.

Основні ознаки ноосфери. Після В.І. Вернадського накопичився величезний фактичний матеріал про біосферу, виробничу діяльність людського суспільства. У своїх головних проявах ноосфера характеризується такими ознаками:

1. Збільшенням видобутку корисних копалин. Нині він перевищує 120 млрд т на рік, що у п'ять разів більше маси гірських порід, які виносяться річками у відкрите море.

2. Масовим споживанням органічної речовини, утвореної фотосинтезом у минулі геологічні епохи, що призводить до неминучого збільшення вмісту вуглекислого газу у біосфері і зменшення вмісту кисню.

3. Розсіюванням енергії в ноосфері, а не її накопиченням, як це було до появи людства.

4. Масовим створенням у ноосфері речовин, які не є характерними для неї.

5. Появою нових трансуранових хімічних елементів у зв'язку з розвитком ядерних технологій і ядерної енергетики.

6. Виходом ноосфери за межі біосфери у зв'язку із стрімким науково-технічним прогресом. Освоєнням навколоземного простору та Соняч ної системи. Появою можливості створення штучних біосфер на інших планетах.

7. Переходом планети в новий якісний стан у зв'язку з утворенням ноосфери. Якщо біосфера - це сфера Землі, то ноосфера - це сфера Сонячної системи. У наш час питання природокористування ставляться на перше місце самим життям і стають долею вчених та інженерів найрізноманітніших спеціальностей. Однак протиріччя сучасного суспільства дотепер породжують імовірність використання науки і техніки для розв'язання війн. Тому боротьба за мир і заборону ядерної зброї є необхідною умовою самого існування людства і його входження в ноосферу.

Размещено на Allbest.ru