Реферат: Учение В. И. Вернадского о биосфере

Учение В.И. Вернадского о биосфере.


Создателем современного учения о биосфере был замечательный русский учёный В.И. Вернадский. Он показал, что за всё геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный поток элементов в биогенном обмене веществ на поверхности нашей планеты.

Биосферой часто называют ту часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Однако Вернадский подчёркивал, что биосфера включает в себя собственную "живую плёнку" Земли (сумму населяющих Землю в каждый данный момент живых организмов, "живое вещество" планеты) и область "былых сфер", очерченную распределением на Земле биогенных осадочных пород. В.И. Вернадский писал, что "жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под её влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них всё время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет, от древних археологических эр, до нашего времени... На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом"

Биосфера - это специфическим образом организованное единство всего живого и минеральных элементов. Взаимодействие между ними проявляется в биогенной миграции атомов, осуществляющейся за счёт энергии солнечного излучения. Происходящий в биосфере круговорот веществ, энергии и особей осуществляется при участии всех населяющих её организмов. Все живые существа являются частью одного целого, гигантской совокупности живых существ, живого покрова Земли.

Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой, или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, или биологический, который развивается на основе большого и заключается в круговой циркуляции веществ между почвой, растениями, микроорганизмами и животными. Оба круговорота взаимосвязанные и представляют собой как бы единый процесс. Втягивая в свои многочисленные орбиты косную среду, биологический круговорот веществ обеспечивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние на облик биосферы.

В.И. Вернадский говорил об организации жизни в планетном масштабе. Биологический круговорот, основанный на взаимодействии синтеза и деструкции органического вещества, - наиболее существенная форма этой организации.

Биологический круговорот имеет ряд циклов. Наиболее существенными из них являются циклы, связанные с углеродом, кислородом, азотом, фосфором, серой и другими химическими элементами. Они непрерывно циркулируют в живом веществе и окружающей среде. При этом часть из них исключается из биологического круговорота и с помощью геохимических процессов закрепляется в осадочных отложениях или переносится в океан. В связи с изменением углеродного цикла в земной коре стали преобладать окислительные процессы, что обусловило в ней скоплений угля, нефти, битумных веществ, торфа, нефтеносных сланцев, сапропеля.

Круговорот кислорода на Земле идёт в направлении, обратном круговороту углерода. Как и последний, он состоит из двух в значительной мере самостоятельных круговоротов в атмосфере и гидросфере, между которыми тоже происходит обмен. Океаны служат главными регуляторами баланса как кислорода, так и двуокиси углерода атмосферы.

С развитием индустриального производства появились новые потребители свободного кислорода. В настоящее время при сжигании топлива на металлургическую и химическую промышленность, коррозию металлов и окисление отходов ежегодно расходуется 10-16% биогенного образования, что в дальнейшем может нарушить его нормальный круговорот.

Несмотря на огромный запас азота в атмосфере, круговорот его происходит главным образом между организмами и почвой. Доминирующую роль в нём играют микроорганизмы, под деятельностью которых белковые вещества трупов животных постепенно превращаются в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Они служат основным источником азота для растений.

Круговорот фосфора относительно прост и весьма неполный. Этот элемент является одной из основных частей живого вещества, в котором он содержится в довольно большом количестве. Основные запасы фосфора содержат различные горные породы, которые постепенно отдают фосфаты в экосистемы. Фосфаты потребляются растениями и используются ими для синтеза органических веществ. При разложении трупов животных бактериями фосфаты возвращается в почву и снова используются растениями. Кроме того, часть фосфатов выносится водотоками в море, и это обеспечивает существование фитопланктона и всех зависящих от него пищевых цепей. Часть фосфора из морской воды может вернуться на сушу (в виде гуано и т. д.)

Поскольку на Земле запасы фосфора, который необходим для функционирования экосистем, незначительны, то любые воздействия человека на его биологический круговорот имеют отрицательное воздействия.

^ Фосфор является основным фактором, лимитирующим рост автотрофных организмов как в водной среде, так и в неземных биотопах.

Этот же элемент контролирует основную часть первичной продукции биосферы. Фосфор - главный регулятор всех других биогеохимических круговоротов. Количество нитратов в воде зависит или кислороде в атмосфере зависит от состояния круговорота фосфора.

Под влиянием хозяйственной деятельности человека круговорот фосфора в природе значительно изменяется; происходит его перераспределение по территории Земли. В одних местах наблюдается фосфоризация суши т. е. увеличение содержания фосфора в различных объектах природной среды, в других - его потеря (дефосфоризация).

Отсутствие систематического удобрения почвы фосфорными удобрениями ведёт к их обеднению фосфором. Фосфор - наиболее слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает человека.

^ В биосфере основные запасы серы содержатся главным образом в виде пиритов и сульфатов (например гипс).

Несмотря на наличие ряда газообразных соединений серы, преобладающая часть круговорота этого элемента имеет осадочную природу и происходит в почве и воде.

^ Основной источник серы, доступный живым существам, - это всевозможные сульфаты. Их хорошая растворимость в воде облегчает доступ неорганической серы в экосистемы.

Поглощая сульфаты, растения восстанавливают серосодержащие аминокислоты.

Различные органические отбросы экосистемы разлагаются гетеротрофными бактериями, которые в конечном итоге вырабатывают сероводород. Последняя фаза круговорота серы полностью осадочная. Сера выпадает в осадок в анаэробных условиях в присутствии железа. Различные этапы этого процесса, особенно обратимые, в дальнейшем позволяют использовать запасы осадочных пород.

^ Процесс заканчивается медленным и постепенным накоплением серы в глубоколежащих осадочных породах.

Наиболее важным и самым общим результатом биогенного преобразованием скальных пород в почву явилось появление гумусового слоя, покрывшего поверхность суши. Независимо от своей мощности этот гумусовый слой является наиболее активной частью почвенного покрова.

Биосфера Земли появилась в самые поздние геологические эпохи, одновременно с возникновением органической жизни. Как общепланетарная оболочка биосферы эволюционировала вместе с изменением форм, структуры и организации жизни. Вслед за появлением происходило увеличение числа их видов. В дальнейшим имело место усложнение их организации и увеличение их размеров, одновременно - приспособление организмов к окружающей среде. Образовались сложные трофические (пищевые) и хорологические (пространственные) взаимосвязи между растительными и животными организмами и средой их обитания. Современная структура биосферы характеризуется строгой организованностью, биологическим равновесием численности и взаимной адаптированностью составляющих её организмов.

Наиболее важной функцией биосферы является регулярное создание живого вещества. Этот процесс становится всё более и более важным в жизни планеты и использовании её ресурсов.


Литература:


Вернадский В.И. Биосфера. - М., 1967.

Воронцов А.И., Щетинский Е.А., Никодимов И.Д. Охрана природы. - М.:, "Агропромиздат", 1989г.