Doctrina lui VI Vernadsky pe biosferă. Legile fundamentale ale biosferei.
Proprietăți de bază ale biosferei.
Biosfera ca sistem ecologic.
Stadiul actual al dezvoltării biosferei.
Planeta Pământ este unică printre celelalte planete ale sistemului solar. Numai pe el într-un strat subțire, în care se interacționează apă (hidrosferă), pământ (litosferă) și aer (atmosferă), trăiesc organisme vii, inclusiv oameni. Acest strat se numește biosfera (bios greacă - viață, sferă - ball).
Biosfera este o coajă a Pământului, compoziția, structura și energia acesteia sunt determinate de activitatea agregată a organismelor vii. Aceasta include nu numai vegetație și animale care populează planeta noastră, dar toate râurile, mările, lacuri, oceane, solul și tot stratul superior al scoarței terestre - zona de intemperii, precum și o parte semnificativă a atmosferei. Limita superioară a biosferei este la o altitudine de 15-20 km de suprafața pământului, în stratosferă. Mai mult, se limitează la acțiunea bactericidă a radiației ultraviolete și a radiației cosmice. Limita inferioară a vieții trece prin litosferă la o adâncime de 2-3 km și de-a lungul podelei oceanice din hidrosferă. Viața este concentrată în principal în părțile superioare ale litosferei și ale hidrosferei.
Termenul "biosferă" a fost introdus de omul de știință austriac E. Suess în 1875, care la înțeles ca pe un film subțire de viață pe suprafața pământului, care determină în mare măsură "fața Pământului". Meritul creării unei teorii integrale a biosferei aparține lui VI Vernadsky (1863-1945). Bazele acestei învățături au fost prezentate în 1926 în cartea sa "Biosfera". Ideile sale au depășit nivelul științific al erei în care a lucrat și, prin urmare, recunoașterea și conștientizarea reală a ideilor sale au fost primite abia în anii 60-70. XX, când ECOLOGIA sa născut ca o teorie interdisciplinară integrală a mediului și a locului omului în el.
Învățarea în. I. Vernadsky pe biosferă
VI Vernadsky a considerat biosfera ca zonă de viață, inclusiv, împreună cu organismele, habitatul lor. El a identificat în biosferă 7 tipuri diferite de substanțe diferite, dar geologic interconectate:
materialul viu - totalitatea tuturor organismelor vii, exprimată prin masă, energie și compoziție chimică;
substanță biogenică - minerale combustibile, calcar, etc. create și procesate de organisme vii;
substanță inertă. Formate ca urmare a proceselor în care organismele vii nu participă (de exemplu, pietrele care apar din erupțiile vulcanice);
o substanță biosautică. create simultan de organisme vii și procese de natură anorganică (de exemplu, sol, apă);
o substanță de origine cosmică (meteoriți, praf cosmic).
Legătura centrală în conceptul lui Vernadsky este ideea de materie vie. "Organismele vii", a scris VI Vernadsky, "sunt o funcție a biosferei și sunt strâns legate de ea într-un mod material și energic, sunt o forță geologică imensă care o determină". El a dovedit că totalitatea organismelor vii a trăit vreodată și care trăiesc în lume, joacă un rol foarte important în evoluția sa geologică, precum și toate procesele fizice și chimice care au loc în suprafața Pământului și în coloana de apă.
La prima vedere, rolul "materiei vii" este mult exagerat. Până la urmă, cota cumulativă a tuturor organismelor vii nu este chiar în masa totală a Pământului, dar în limitele biosferei sale moderne este doar 0,01%. De fapt, având o activitate geochimică ridicată, ei sunt capabili să absoarbă energia solară în procesul de fotosinteză și să o folosească pentru a forma compuși complexi din substanțe simple care sunt disponibile pe Pământ. Ca urmare a dezintegrării, transformării și sintezei, se formează "corpuri biosteale naturale" - sol, minerale și, în final, oxigen, care face parte din atmosfera terestră. „Este organismele vii - a scris Vernadsky - respirația ta, dieta, metabolismul, moartea și extinderea sa, utilizarea constantă a materialului, și cel mai important, cu o durată de sute de milioane de ani de schimbare continuă a generațiilor, nașterea sa, creșterea de reproducere acesta este unul dintre cele mai grandioase fenomene planetare care nu au loc nicăieri, cu excepția biosferei ".
Deoarece materialele și energia pentru procesele metabolice sunt creaturi vii în mediul înconjurător, ele o transformă deja trăind în ea.
Substanța vie a biosferei trebuie studiată la trei niveluri: populații, comunități și ecosisteme.
POPULAȚIA este un grup de indivizi dintr-o specie care se află în interacțiune, co-locuiesc pe un teritoriu comun și se reproduc în generații. O populație ecologică poate fi definită ca o populație dintr-o specie într-o anumită zonă.
Comunitățile de organisme sunt legate de cele mai apropiate materiale și legături energetice cu mediul anorganic. Plantele există datorită aportului constant de apă, dioxid de carbon, săruri minerale în ele. Organismele care sintetizează substanțe organice din compuși anorganici utilizând energia solară se numesc autotrofe. dar cu utilizarea energiei eliberate de reacțiile chimice - chimiotrofe. Organismele care se hrănesc cu substanțe organice preparate se numesc heterotrofe.
Agregatul, la o anumită peste suprafața pământului, fenomene asemănătoare (atmosfera, roca, vegetația, fauna lumea microorganismelor, solul, condițiile geologice) având un caracter specific de interacțiune a acestor componente a componentelor sale și un anumit tip de metabolism și de energie, care este în constantă mișcare și dezvoltare, se numește "biogeocenoză" ("bio" - viață, "geo" - pământ, "cenoză" - comunitate). În esența sa, acesta este un sistem echilibrat dinamic. formată ca rezultat al unei adaptări lungi și profunde a componentelor constituente în care se efectuează circulația substanțelor. Biogeocenozele sunt formate pur terestre, care includ două componente: bioticul - comunitatea plantelor vii și a organismelor animale și abiotica. sau un set de factori inanimați ai mediului, care constau într-un climat și într-un mediu geologic. Mai mult decât atât, nu este un simplu set de organisme vii și a habitatelor lor, și speciale, o singură formă de existență a organismelor și a mediului, unitatea dialectică a tuturor componentelor de mediu cauzate de relații de interdependență și cauză-efect.
Orice organism viu sau o combinație a acestora îndeplinește o anumită funcție biologică, care fie inițiază un proces, fie servește drept legătură intermediară, fie o completează. Astfel de activități coordonate și interconectate de organisme ale Pământului viu este la foarte strânsă relație cu mediul și principalii săi factori fizice, chimice și natură biologică, și creează o construcție complicată a vieții în diferite aspecte ale acestuia - sisteme ecologice (de exemplu, prerie, lac, pădure și așa mai departe. f.). Ecosistemul, în esență, este o desemnare mai științifică a ceea ce noi numim "Natura".
Cea mai importantă proprietate a biogeocenozelor (ecosistemelor) este stabilitatea, echilibrul proceselor de schimb de materie și energie între toate componentele, adică dinamism echilibru sau homeostazie. Din punctul de vedere al științei managementului, homeostazia este asigurată de mecanismul de "feedback", care se bazează pe schimbul de informații între componente controlabile și de control. Orice ecosistem este întotdeauna echilibrat, stabil, homeostatic.
Omul intervine neapărat în mod constant în ecosisteme, încălcând stabilitatea lor. De asemenea, aceasta încalcă ciclul natural al substanțelor. Contamineze apa și aerul, reducând pădurea prin arderea combustibililor, fixarea azotului atmosferic în producția de produse, o persoană care se închide elementele de circulație biotici și forțat să ia în mână parțial sau complet de management al chimiei mediului.
Principalele caracteristici unice ale materiei vii, datorită concentrării în ea a rezervelor mari de energie și a activității de transformare extrem de ridicate care rezultă, includ următoarele:
Abilitatea de a ocupa rapid tot spațiul liber. Este asociat atât cu o reproducere intensivă, cât și cu capacitatea organismelor de a crește intensiv suprafața corpurilor sau a comunităților create de ele.
De asemenea, mișcarea nu este numai activă (sub acțiunea gravitației, a forțelor gravitaționale etc.), ci și activă (de exemplu, împotriva fluxului de apă, gravitației, mișcării curenților de aer etc.).
Stabilitatea în timpul vieții și descompunerea rapidă după moarte (includerea substanțelor în natură în cicluri), menținând în același timp activitate fizico-chimică ridicată.
Capacitate mare de adaptare (adaptare) la diferite condiții și în legătură cu aceasta, stăpânirea nu numai a tuturor mediilor de viață, ci și condiții extrem de dificile pentru parametrii fizico-chimici.
De exemplu, unele organisme suporta valori ale temperaturii apropiate de zero absolut (-273? C), se întâlnesc în alte surse termice cu temperaturi de pana la 140? C, în apele de reactoare nucleare, într-un mediu anoxic în coji de gheață și m. P.
Rata de reacție ridicată fenomenal. Sunt mai multe ordine de mărime (sute, de mii de ori) mai semnificative decât în materie neînsuflețită.
Potrivit lui VI Vernadsky, o substanță vie este o formă de materie puternic activată, care, datorită catalizatorilor biologici (enzimelor), are efect, în cuvintele lui Acad. LS Berg, din punct de vedere fizico-chimic, ceva incredibil. De exemplu, organismul este capabil să fixeze corpul în atmosferă de azot molecular sub normal temperatura și presiunea mediului, dar într-o legare a azotului atmosferic la amoniac mediul industrial necesită o temperatură de 500 ° C și o presiune de 300-500 atmosfere.
Fenomenalitatea acestei proprietăți poate fi de asemenea judecată din rata de procesare a materiei de către organisme în procesul activității vitale. De exemplu, osoșii unor insecte consumă pentru o zi cantitatea de alimente care este de 100-200 ori greutatea corpului lor. Roșii (masa corpurilor lor este de aproximativ 10 ori mai mare decât biomasa întregii omeniri) pentru 150-200 de ani trec prin corpul lor întregul strat de sol de un metru. Conform lui VI Vernadsky, practic toate rocile sedimentare, și acest strat de până la 3 km, sunt prelucrate de organismele vii cu 95-99%.
Rata ridicată de reînnoire a materiei vii.
Toată activitatea materiei vii din biosferă poate fi redusă, cu un anumit grad de convenționalitate, la mai multe funcții fundamentale care fac posibilă completarea semnificativă a ideii transformării biosferei și a activității geologice. VI Vernadsky a desemnat nouă funcții ale materiei vii (legile lui Vernadsky). În prezent, numele acestor funcții este oarecum modificat, unele dintre ele fiind combinate, iar în clasificarea modernă legile lui Vernadsky arată astfel:
Funcția de energie este asociată cu stocarea energiei în procesul de fotosinteză, transmiterea acesteia de-a lungul lanțurilor de aprovizionare, împrăștiere. Această funcție este una dintre cele mai importante.
2. Funcția de gaz este asociată cu capacitatea de a schimba și de a menține o anumită compoziție de gaz a habitatului și a atmosferei ca întreg.
3. Funcția redox este legată de intensificarea substanței sub influența proceselor de viață, cum ar fi oxidarea datorită mediu de îmbogățire cu oxigen și de recuperare, în special în acele cazuri în care există descompunerea substanțelor organice cu deficit de oxigen. procesele regenerative sunt în general însoțită de formarea și acumularea de hidrogen sulfurat și metan, ceea ce face practic lipsit de viață straturi adânci mlaștini și stratul inferior al apei semnificative (de exemplu, Marea Neagră). Acest proces, din cauza activităților umane, progresează.
5. Funcția distructivă este exprimată în distrugerea de către organisme și produse a activității lor vitale, inclusiv după moartea lor, atât a rămășițelor materiei organice, cât și a substanțelor inerte. Mecanismul principal al acestei funcții este legat de circulația substanțelor, iar cel mai important rol în acest sens îl joacă formele de viață mai mici - fungi, bacterii.
6.Transportnaya funcție - este transferul de materie și de energie, ca urmare a formei active de mișcare a materiei. Adesea, un astfel de transfer se realizează la distanțe colosale, de exemplu, în timpul migrațiilor și migrațiilor animalelor.
7. Funcția de mediere este în mare parte integrativă. În final, transformarea parametrilor fizici și chimici ai mediului este asociată.
În termeni generali, rezultatul acestei funcții este întregul mediu natural. Ea este creată de organisme vii, de asemenea sprijină parametrii într-o stare relativ stabilă în aproape toate sferele.
Într-un sens mai restrâns, funcția de formare de mediu a materiei vii se manifestă, de exemplu, în formarea solurilor. VI Vernadsky nu fără nici un motiv numit solul o substanță biosteală, subliniind rolul materiei vii în crearea și existența ei.
Dintre celelalte proprietăți de formare a vegetației, purificarea aerului și a apei din poluare, întărirea sursei de apă subterană, conservarea solurilor de la distrugere etc.,
8. Funcția de împrăștiere a materiei vii este opusul celei de concentrare.
Se manifestă prin activitatea trofică (nutrițională) și transport a organismelor. De exemplu, dispersia materiei în alocarea excretelor de către organisme, moartea organismelor de la tot felul de deplasări în spațiu, schimbarea hainelor. Fierul de hemoglobină este împrăștiat, de exemplu, prin insecte care sugerează sânge.
9. Funcția de informație a materiei vii este exprimată prin faptul că substanțele vii și comunitățile lor acumulează anumite informații, o fixează în structurile ereditare și apoi le transmit generațiilor ulterioare. Aceasta este una dintre principalele manifestări ale mecanismelor de adaptare.
În conformitate cu învățăturile Vernadsky, biosfera nu este doar un set de organisme vii, și un singur mediu termodinamic al Pământului, unde viața este concentrată și realizată interacțiunea constantă a tuturor lucrurilor vii cu lumea anorganică. Mai mult decât atât, viața - este legătura dintre cosmos și pământul, care este capabil de a transforma mineralele, pentru a crea noi forme ale lumii materiale. Apariția vieții - este o etapă calitativ nouă în evoluția Pământului. Aceasta film este viața pe care a apărut în urmă cu aproximativ 3.5-3.8 miliarde de ani (atunci când are loc Pământul -. Aproximativ 4-4.5 miliarde de ani), pe suprafața planetei, de multe ori accelerat toate procesele în detrimentul capacității de a absorbi și utiliza energia de la soare. Compararea aceeași vârstă - Pământ și Luna - demonstrează eficacitatea vieții drept catalizator pentru dezvoltarea planetei noastre.
Biosfera este un sistem cu conexiuni directe și inverse (negative și pozitive), care oferă în cele din urmă mecanismele pentru funcționarea și stabilitatea sa.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: