какой ученый создал учение о биосфере

Учение Вернадского о биосфере

Большие достижения в естественных науках совершил В.И. Вернадский. У него есть множество работ, и он стал основателем биогеохимии – нового научного направления. В его основе лежит учение о биосфере, которое основывается на роли живого вещества в геологических процессах.

Сущность биосферы

На сегодняшний день существует несколько понятий биосферы, основным среди которых считается следующее: биосфера – это среда существования всех живых организмов. Область охватывает большую часть атмосферы и заканчивается в начале озонового слоя. Также в биосферу входит вся гидросфера и некоторая часть литосферы. В переводе с греческого слово означает «шар» и именно в пределах этого пространства обитают все живые организмы.

Ученый Вернадский считал, что биосфера – это организованная сфера планеты, которая находится в контакте с жизнью. Он первый создал целостное учение и раскрыл понятие «биосферы». Работа российского ученого началась в 1919 году, а уже в 1926 гений презентовал миру свою книгу «Биосфера».

Согласно Вернадскому биосфера – это пространство, область, место, которое состоит из живых организмов и среды их обитания. Кроме того, ученый считал биосферу производным. Он утверждал, что она является планетарным явлением, имеющим космический характер. Особенностью данного пространства является «живое вещество», которое населяет пространство, а также придает уникальный облик нашей планете. Под живым веществом ученый понимал все живые организмы планеты Земля. Вернадский считал, что на границы и развитие биосферы влияют различные факторы:

Эту среду, в которой сосредоточена жизнь, могут ограничивать высокие и низкие температуры воздуха, минеральные вещества и чрезмерно соленая вода.

Состав биосферы по Вернадскому

Изначально Вернадский считал, что биосфера состоит из семи разных веществ, связанных между собой геологически. К ним относятся:

Чуть позже ученый пришел к выводу, что в основе биосферы лежит живое вещество, под которым понимается совокупность живых существ, взаимодействующих с неживым костным веществом. Также в биосфере есть биогенное вещество, которое создается с помощью живых организмов, а это преимущественно горные породы и минералы. Помимо этого, в биосферу входит биокосное вещество, произошедшее вследствие взаимосвязи живых существ и косных процессов.

Свойства биосферы

Вернадский тщательно изучал свойства биосферы и пришел к выводу, что основой функционирования системы является бесконечный круговорот веществ и энергии. Данные процессы возможны только в результате деятельности живого организма. Живые существа (автотрофы и гетеротрофы) создают необходимые химические элементы в процессе своего существования. Так, с помощью автотрофов происходит преобразование энергии солнечного света в химические соединения. Гетеротрофы, в свою очередь, потребляют созданную энергию и приводят к разрушению органических веществ до минеральных соединений. Последние являются фундаментом для создания новых органических веществ автотрофами. Таким образом, происходит цикличный круговорот веществ.

Именно благодаря биологическому круговороту биосфера представляет собой самоподдерживающуюся систему. Циркуляция химических элементов является основополагающей для живых организмов и существования их в атмосфере, гидросфере и почве.

Основные положения учения о биосфере

Ключевые положения учения Вернадский изложил в работах «Биосфера», «Область жизни», «Биосфера и космос». Ученый обозначил границы биосферы, включив в нее всю гидросферу вместе с океаническими глубинами, земную поверхность (верхний слой литосферы) и часть атмосферы до уровня тропосферы. Биосфера является целостной системой. Если один из ее элементов погибнет, то биосферная оболочка разрушится.

Вернадский первый из ученых, кто стал употреблять понятие «живое вещество». Жизнь он определял как фазу развития материи. Именно живые организмы подчиняют себе другие процессы, которые происходят на планете.

Характеризируя биосферу, Вернадский утверждал следующие положения:

Таким образом, Вернадский заложил основы биогеохимии и учений о биосфере. Многие его утверждения актуальны на сегодняшний день. Современные ученые продолжают изучать биосферу, но они также уверенно опираются на учение Вернадского. Жизнь в биосфере распространена везде и всюду обитают живые организмы, которые за пределами биосферы существовать не могут.

Вывод

Работы известного российского ученого распространены по всему миру и используются в наше время. Широкое применение учений Вернадского можно увидеть не только в экологии, но и в географии. Благодаря работам ученого охрана и забота о человечестве стала одной из самых актуальных задач на сегодняшний день. К сожалению, с каждым годом проблем с окружающей средой становится всё больше, что ставит под угрозу полноценное существование биосферы в будущем. В связи с этим, необходимо обеспечить устойчивое развитие системы и минимизировать развитие негативных воздействий на окружающую среду.

Источник

Биосфера – глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле

Содержание:

Биосферу можно также назвать глобальной экосистемой. Важной ее составляющей является, так называемая, сложная система круговорота между организмами и сложными химическими веществами. Одним из основополагающих процессов в глобальной экосистеме можно смело считать фотосинтез. Также, к основным процессам относятся трофические связи организмов, находящихся в одной пищевой цепи.

В живую оболочку Земли, кроме растений, микроорганизмов, животных, входят продукты жизнедеятельности организмов, такие как, уголь, нефть.

Останки живых организмов, осадочные породы также составляют часть биосферы.

Если из данной экосистемы изъять, к примеру, воздух или воду, то вся система рушится. Это, в конечном итоге, может пагубно отразится на всей системе и вывести ее из гармонии. Строение органических веществ соответствует среде обитания, а их разнообразие говорит о многообразии пространств, в которых живут те или иные организмы.

Последние годы человечество только этим и занимается. Люди обедняют и осушают почву, уничтожают леса, истребляют животных, загрязняют воздух и воду. Тем самым нанося непоправимый вред биосфере и самим себе в частности.

Существование экосистем предполагает обмен энергетическими потоками, первым звеном в котором являются автотрофные организмы, продуцирующие органику.

Биосфера – это оболочка Земли, то пространство, где существует жизнь. Термин «биосфера» был введен австрийским ученым Эдуардом Зюссом в 1875 году. Позже учение о «пленке жизни» продолжил естествоиспытатель Владимир Вернадский. По его учению, в биосфере взаимосвязаны все компоненты на геохимическом уровне. Вернадский ввел новый термин – «ноосфера», он доказал, что живые организмы являются определяющими в жизненной силе Земли.

Живая оболочка планеты является саморегулируемой системой, обладающей свойствами саморегуляции.

Разнообразие видов, форм жизни обуславливает стабильность и устойчивость жизненной сферы. Окружающая среда наносит отпечаток на внешний вид, строение организмов, которые проявляются в различных адаптациях, приспособлениях, ответных реакциях.

Жизнь кишит везде, все ее элементы связаны, влияют друг на друга и на природу в целом. В атмосфере живет множество животных и микроорганизмов, которые передвигаются активным или пассивным способом.

Грибные и бактериальные споры были найдены на высоте 20—22 км.

Учение В.И. Вернадского о биосфере

В.И. Вернадский – общепризнанный разработчик учение о биосфере. Он ввел понятие «живого вещества», как формирующего фактора биологической геосферы.

Функции живого вещества по учению Вернадского:

В.И. Вернадский смог выделить несколько основных функций биосферы. А именно:

Особенностью живого вещества является то, что компоненты, входящие в его состав проявляют устойчивость исключительно в живых организмах.

Структура биосферы

Согласно учению Вернадского биосфера являет собой организованную сферу планеты, которая находится в контакте с живыми организмами.

В.И. Вернадский в составе биосферы выделял такие элементы:

Живое вещество, его функции

В основе концепции глобальной экосистемы заложено понимание термина «живое вещество». Большую часть живого вещества составляет земная растительность (около 90%). Данное вещество является самым мощным энергетическим, а также геохимическим фактором, его можно смело назвать основным фактором развития биосферы.

Как известно, источником биохимической активности живых организмов является солнечная энергия, без которой не сможет произойти такой важный процесс как фотосинтез.

С самого своего появления жизнь не стоит на месте, а постоянно развивается. Тем самым, влияя на окружающую среду и, в определенной мере, изменяя ее.

Исходя из этого, можно с полной уверенностью сказать, что эволюционный процесс экосистемы и всей органической жизни проходит параллельно.

Жизнь на нашей планете появилась около четырех миллиардов лет назад, с этого самого момента на Земле и сформировалась биосфера. Огромный вклад в образование биосферы внесли цианобактерии. Они первыми освоили кислородный фотосинтез. Других претендентов на производство атмосферы не существовало в мире прокариотов.

Живая оболочка Земли — это не только сфера, в которой находится все живое, но и совместный результат деятельности организмов. Вещество и биосфера неразделимы. Биосферный уровень включает в себя все живое вещество планеты.

Геологический круговорот веществ происходит в течение многих тысяч и миллионов лет. В процессе круговорота образуется живое вещество из неорганических соединений, впоследствии органика распадается на неорганические компоненты.

Особенности распределения биомассы на Земле

Состав и распределение биосферы – один из интереснейших вопросов в биологии.

Биосфера включает в себя огромное количество растений, животных и других форм жизни нашей планеты. Термин «ноосфера», предложенный Вернадским в начале 20-го столетия, получил широкое распространение.

В современном мире огромное влияние на биомассу оказывает человек. Сокращаются площади, производящие живую массу.

Источник

Видеоурок 1: Биосфера

Видеоурок 2: Круговорот веществ в биосфере

Учение В.И. Вернадского о биосфере

Впервые термин «биосфера» был введен в обиход Жаном-Батистом Ламарком. Но целостное учение о биосфере создал российский ученый Владимир Иванович Вернадский. Именно он сформулировал определение взаимоотношений между компонентами глобальной экосистемы, как непрерывную взаимосвязь.

Биосферой называется глобальная экосистема, которая объединяет в себе все остальные биогеоценозы и обеспечивает существование жизни на планете.

В ее состав входят поверхностные оболочки планеты, где существует жизнь. В состав биосферы входят:

Биосфера питается энергией Солнца, которая необходима для производства органики продуцентами.

Живое вещество

Вернадский отмечал, что массовая доля живого вещества составляет ничтожно маленькую часть от общей массы планеты, но оказывает огромное влияние на процесс преобразования Земли. В частности, он оценивал деятельность человека по изменению поверхности планеты, как, зачастую, бессознательную.

Из всей массы живого вещества большая часть приходится на долю наземных зеленых растений – свыше 90%. География распространения растений неоднородна – основные запасы продуцирующей зеленой фитомассы располагаются в тропиках – более 55%, в полярных областях их всего 1-2%.

Сухопутные гетеротрофы составляют 2-3% биомассы в среднем. При этом, больше всего среди них почвенных микроорганизмов и беспозвоночных, а наземные позвоночные от общей зоомассы составляют всего около 3%, то есть их в сотни раз меньше.

В океанах наблюдается обратное соотношение – там зоомассы в 20 раз больше, чем фитомассы.

Круговорот веществ

В его составе рассматриваются различные более или менее связанные между собой круговороты, в том числе:

Наличие круговоротов вещества, обусловленных солнечной энергией и живыми организмами обуславливает устойчивость глобальной экосистемы.

Круговорот воды совершается с участием живых организмов и без него. Ее испарение и перенос обусловлены физическими законами природы. Но используют воду все живые организмы, она является средой, поддерживающей жизненные процессы. В разных клетках ее может содержаться от 90 до 50%.

В круговороте углерода огромную роль играют зеленые растения – они забирают его из углекислого газа и превращают в углеводы. Животные, наоборот, извлекают его из органических соединений и выдыхают в атмосферу. Многие виды животных используют его для создания собственных раковин. Такой фиксированный углерод затем переходит в область геосферы – таким образом были созданы все известняковые породы планеты – доломиты, мраморы и многие другие. Человек, сжигая ископаемые виды топлива, возвращает в атмосферу большое количество этого элемента – за ХХ век его количество в ней выросло на четверть.

Круговорот азота. Этот элемент входит в состав самых важных органических соединений. Единственные организмы, способные переводить его из атмосферной формы в органическую – азотфиксирующие бактерии. Также, он поступает в почву и усваивается растениями при разложении органических остатков.

Эволюция биосферы

Биосфера стала результатом долгих эволюционных процессов. Исследователями обнаружены и изучены палеонтологические доказательства этого, определены основные этапы эволюции:

насыщение атмосферы кислородом;

становление озонового экрана;

появление наземных организмов;

В настоящее время, с развитием человека и его активностью, последствия антропогенного влияния стали по своей мощности сравнимы с действием самых мощных геологических сил.

Источник

Основные положения учения В.И. Вернадского о биосфере.

Владимир Иванович Вернадский, биография

Учение Вернадского о биосфере стало итогом и вершиной жизни и научной деятельности этого выдающегося человека, но и послужило основанием для развития ряда «наук о Земле», стало началом философской концепции о роли человека, его разума и деятельности в жизни планеты и ее преобразовании.

Российский и советский ученый Вернадский Владимир Иванович родился 28 февраля 1863 года в городе Санкт–Петербург в либерально-демократической семье потомственного запорожского казака. Его отец – Иван Васильевич был профессором экономики в Киеве, после переезда в Санкт-Петербург стал служить в чине тайного советника. Мать – Анна Петровна – потомственная русская дворянка.

В 1868 году Вернадские переезжают в Харьков, где в 1873 г. Владимир поступает в первый класс классической гимназии. Через три года семья возвращается в столицу, и обучение его продолжается в Первой Санкт-Петербургской классической гимназии. С 1881 г. по 1885 г. Владимир Вернадский учится на физико-математическом факультете университета, где его учителями были Д.И. Менделеев и А.Н. Бекетов. До 1890 года он продолжает обучение за границей – во Франции, Италии и Германии. Защищает докторскую диссертацию и поступает на кафедру кристаллографии и минералогии Московского университета. С 1906 по 1917 год В.И. Вернадский занимает различные должности в российских академиях наук и университетах, в Государственном совете, занимается организацией изучения радиоактивных материалов, работает за границей. В 1917 году он приезжает в Украину и основывает академию наук. Преподает в Киевском и Таврическом университете. В 1921 году возвращается в Петроград, где был арестован по подозрению в шпионаже. Но был освобожден и в 1922 году создает Радиевый институт, директором которого был до 1939 года. В продолжение этих лет он преподает во Франции, является председателем Комиссии по изучению естественных природных сил России, один из создателей плана ГОЭЛРО. Он продолжает находиться под негласным подозрением и уже с 1930 года не может выезжать за пределы страны. В 1935 году здоровье В.И. Вернадского ухудшилось. Ему было позволено выехать на лечение в Карловы Вары. По окончании лечения, он едет работать во Францию, Германию и Великобританию. Он возвращается в СССР, хотя его дети живут в США. В начале войны он уезжает в Казахстан, где продолжает свои исследования в области ядерной энергетики и пишет книги «О состоянии пространства в геологических явлениях Земли» и «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения». 6 января 1945 года Владимир Иванович Вернадский умер.

В.И. Вернадский – академик Санкт-Петербургской и Российской академии наук, Академии наук СССР. Ученый, мыслитель, естествоиспытатель, общественный деятель. В сфере его интересов была химия, геология, биология, почвоведение, минералогия, радиология, философия и история. Благодаря разносторонним, глубоким и фундаментальным знаниям, а также философскому складу мышления, он развил ранее предложенные теории, создал учение о биосфере и преобразовал, в ранее несуществовавшую науку — биогеохимию.

Учение о биосфере

Если попытаться изложить учение Вернадского о биосфере кратко, то оно будет выглядеть так: главная и определяющая роль в биосфере принадлежит живому веществу, в котором человек занимает центральное и решающее положение.

В первую очередь учение Вернадского о биосфере определяет ее структуру. Основными составляющими являются живое и неживое или косное вещество. Объем косного вещества на планете значительно превышает объем живого, которое составляет всего лишь 0,25% всей биосферы. Кроме того, в структуру входит еще пять компонентов. Биогенное вещество, то есть полученное в результате жизнедеятельности живого и переработанное им. Биокосное или то, которое образуется при взаимодействии живого и неживого. Прежде всего вода и почва. Биосфера содержит в себе вещества, находящиеся в стадии радиоактивного распада и попавшие в нее из космоса, а также рассеянные атомы.

Живое вещество В.И. Вернадский рассматривает не как нечто единожды появившееся и застывшее в своем начальном состоянии, а как постоянно развивающееся, обладающее структурой и строением. Оно различно по этим признакам, как во времени, так и в пространстве. Определенному строению вещества соответствует определенное пространство. Из этого ученый делал вывод, что и само пространство разнообразно, а раз так, то живое и косное вещество имеют разное происхождение.

Рассматривая различные теории происхождения жизни, формы ее существования во Вселенной, а также считая ее одной из обязательных форм существования материи, В.И. Вернадский пришел к выводу, что о жизни можно говорить как о чем-то вечном, но только в геологическом временном исчислении. И, тем не менее, настаивал на единстве пространства и времени для жизни.

Родоначальниками теории о биосфере следует считать французских ученых XIX Ламарка и Реюта, которые для обозначения области распространения жизни ввели термин «биосфера». Австрийский геолог Зюсс применял этот термин для обозначения особой оболочки Земли, включающей всю совокупность живых организмов. Такое определение биосферы существует и сейчас.

Свое учение о биосфере В.И. Вернадский системно изложил в книге «Биосфера», состоящую из двух частей: «Биосфера и космос» и «Область жизни», опубликованной в 1926 году. Продолжение учение получило в книге «Химическое строение биосферы Земли», изданное через 20 лет после смерти ученого.

В них биосфера представлена как целостная система, обладающая всеми ее характерными качествами. Функцию управления системой он отдал живому веществу. Взаимодействие живого и неживого порождает разнообразные гео- и биохимические процессы, содействует миграции атомов. Как утверждал В.И. Вернадский, биосфера – это единство пространства или среды обитания и результата деятельности живых организмов, который происходит благодаря солнечной энергии и обеспечивает круговорот веществ в природе. Вступая во взаимодействие с внешним слоем земной коры, живое вещество воздействует на него, изменяет его химическое состояние и дает старт круговороту или миграции атомов. Это же влечет за собой эволюцию живых организмов. Изменение и создание новых форм жизни, по мнению В.И. Вернадского, должно привести к увеличению биогенной миграции и расширению пределов существования живого вещества. Область существования может быть ограничена только неблагоприятными абиотическими факторами. Это: наличие или отсутствие кислорода, углекислого газа и минералов, воды в жидком ее состоянии, температурные показатели, химическое состояние среды.

Для учения о биосфере автор определил ее функцию, которую охарактеризовал пятью постулатами. Первый – первичная жизнь уже при своем появлении была формой разнообразной, сложной и многофункциональной. Второй – не было первого живого организма, потому что их сразу возникла масса. И эта масса была таковой, что благодаря своему составу и сложности, могла обеспечить всю биохимическую полноту жизни. То есть первым появился не отдельный организм, а целостный биоценоз. Третий, является следствием второго. Какие бы биоценозы по виду и составу ни появлялись и исчезали в процессе эволюции, все они обеспечивают единственную функцию – химическую. Четвертый постулат касается обеспечения миграции химических элементов в биосфере. Для этого живые организмы дышат, питаются, растут, рождаются и умирают, а химические элементы на протяжении миллионов и миллионов лет образуют все те же минералы и проходят все те же циклы преобразования. Для того чтобы эти преобразования осуществлялись достаточно деятельности простых одноклеточных организмов. И об этом пятый постулат.

То есть разнообразие живых организмов необходимо лишь для устойчивости системы, но не является обязательным условием для круговорота химических элементов. А раз так, то появление человека не являлось обязательным этапом эволюции, и тем более его вершиной. Он считал ключевым условием существование жизни на Земле поступление солнечной энергии, главным преобразователем которой являются зеленые растения.

В.И. Вернадский определил границы биосферы, то есть те пределы, в которых существует жизнь. Это нижняя часть атмосферы, верхняя часть литосферы и вся гидросфера. Он определил общность живого и неживого вещества. Это то, что они состоят из одних и тех же химических элементов. На этом основании были сформулированы основные биогеохимические принципы. Это стремление биогенной миграции к максимальному своему проявлению, для чего идет перманентная эволюция видов в направлении создания наиболее эффективных форм и происходит постоянный химический обмен между живым веществом и окружающей средой под воздействием солнечной энергии.

Ноосфера

Понятие «ноосфера» было предложено миру французским математиком Леруа. Свое авторство он делил с геологом и философом Шарденом. Разрабатывая свое учение, В.И. Вернадский биосфера и ноосфера, как термины и понятия, расположил в иерархическом и историческом порядке.

Развитие жизни, благодаря центральной роли в ней человека, согласно теории В.И. Вернадского, обязательно придет к стадии ноосферы. Для наступления этого этапа в эволюции биосферы существовали все необходимые предпосылки.

Ноосфера или сфера разума, место взаимодействия человеческого общества и природы. В.И. Вернадский считал, что разумная деятельность человека должна вести к развитию. Он говорил, что это новая стадия эволюции биосферы. Во времена создания своей теории ноосферы, достижения человечества в ядерной сфере были на начальном этапе. Сам В.И. Вернадский уделял большое внимание этому направлению развития науки. Его слова о том, что разум и воля человека являются огромной силой, оказывающей глубокое воздействие на природу и до сих пор еще не получившей надлежащей оценки, нашли свое подтверждение. Уровень и степень его воздействия на природу трудно преувеличить – он глобален. Но, к сожалению, кроме воли, в нем немного разума. Ученый явно переоценил человека.

Биогеохимия

В.И. Вернадский автор еще одной научной теории или дисциплины или даже научного направления – это биогеохимия, которая легла в основу учения о биосфере.

Биогеохимия является разделом геохимии и изучает состав живого вещества и процессы, происходящие при его участии в биосфере. Биогеохимию можно назвать междисциплинарной, так как она изучает общие проблемы с биологией, экологией, почвоведением и другими науками об окружающей среде. Основным предметом исследования в биогеохимии является углекислый газ, его соединения и природные циклы. Именно в ней возникли вопросы, касающиеся глобального потепления. Одним из достижений биогеохимии считается открытие биогеохимических провинций, то есть областей с недостатком или избытком какого-либо химического вещества или соединения.

Видео — Владимир Иванович Вернадский. Ученый

Источник