5 paskaita

1. Bendra biosferos samprata. V.I pamokymai. Vernadskis apie biosferą.

Biosfera(iš graikų kalbos bios - gyvenimas, sfera - kamuolys) - tai sudėtingas išorinis Žemės apvalkalas, gyvybės pasiskirstymo sritis, apimanti visus gyvus organizmus ir visus negyvosios gamtos elementus, sudarančius gyvųjų buveinę.

Terminas „biosfera“ pirmą kartą buvo pavartotas XIX amžiaus pradžioje. Jeanas-Baptiste'as Lamarkas, o 1875 m. austrų mokslininkas Eduardas Suesas veikale „Žemės veidas“ suteikė jam geologinę reikšmę. Biosfera jis suprato gyvų organizmų gyvenamąją sferą arba sferą, kurioje gyvena gyvybė, o biosferą apibrėžė kaip „ploną gyvybės plėvelę“ Žemės paviršiuje, kuri daugiausia lemia planetos išvaizdą.

Šiuolaikinės reprezentacijos apie biosferą kaip planetos masto gyvybės sritį, jungiančią visą biologinių sistemų rinkinį ir jų buveinę, yra siejami su iškilaus Rusijos mokslininko darbais. Vladimiras Ivanovičius Vernadskis o svarbiausia – jo pagrindinis darbas „Biosfera“, paskelbtas 1926 m. Šiame darbe giliai analizuojami sudėtingi gyvų organizmų ir negyvosios Žemės gamtos ryšiai.

Biosferos doktrina tapo didžiausiu apibendrinimu žemės mokslų (geologijos, geografijos, geochemijos, biologijos) komplekse. Pradėjęs savo mokslinę veiklą (kaip geologas) nuo žemės plutos nuosėdinių uolienų tyrimo, V.I. Vernadskis atskleidė didžiulį gyvų organizmų vaidmenį sudėtinguose mūsų planetos geocheminiuose procesuose.

Jo darbai šiek tiek pranoko savo laiką. Tik XX amžiaus antroje pusėje, paūmėjimo fone aplinkos problemos, jo biosferos doktrina tapo plačiai paplitusi.

Mokymuose V.I. Vernadskis pirmasis atskleidė gyvų organizmų vaidmenį planetos mastu vykstančiuose procesuose. Buvo įrodyta, kad gyvi organizmai ir jų gyvybinės veiklos produktai yra galingiausia geologinė jėga, atliekanti pagrindinį vaidmenį uolienų naikinimo mechanizmuose; medžiagų cirkuliacija, planetos vandens ir oro lukštų pokyčiai, evoliucija viršutiniai sluoksniai litosfera.

2. Svarbiausios V.I. mokymų mokslinės nuostatos ir principai. Vernadskis apie biosferą.

V.I pamokymai. Vernadskis apie biosferą yra neatsiejama pamatinė doktrina, organiškai susijusi su svarbiausiomis gyvybės išsaugojimo ir vystymosi Žemėje problemomis, žyminčiu iš esmės naują požiūrį į planetos, kaip besivystančios savireguliacinės sistemos praeityje, dabartį, tyrimą. ir ateitis.

Biosferos doktrinoje išskiriami šie pagrindiniai: požiūriai:

* energija (biosferos reiškinių ryšys su kosmine spinduliuote (pirmiausia saulės spinduliuote) ir radioaktyviais procesais Žemės žarnyne);

* biogeocheminis (gyvų būtybių vaidmuo atomų pasiskirstyme biosferoje);

* informacija (organizavimo ir tvarkymo laukinėje gamtoje principai);

* spatiotemporal (įvairių biosferos struktūrų formavimasis ir raida);

* noosferinė ( globalūs aspektaižmogaus poveikis aplinkai).

Svarbiausias mokslinis nuostatas:

· Gyvoji medžiaga yra planetinis reiškinys ir negali būti atskirtas nuo biosferos, kurios geologinė funkcija. Biosferoje visur randama gyvoji medžiaga arba jos biocheminio aktyvumo pėdsakai. Uolienų nuosėdinės uolienos (kalkakmenis, molis, durpės ir kt.) ir jų metamorfiniai dariniai (marmuras, skalūnai, anglys ir kt.), natūralūs vandenys ir atmosferos dujos (deguonis, azotas, anglies dioksidas) iš esmės sukuria gyvoji planetos medžiaga. Žemės plutos sluoksniai, šiuo metu neturintys gyvos medžiagos, bet geologinėje praeityje jos apdoroti, V.I. Vernadskis priskyrė juos „buvusioms biosferoms“.

· Kosminė spinduliuotė, sklindanti iš visų dangaus kūnų, apima biosferą, prasiskverbia į visą ją ir viską, kas joje yra, o biosfera laikytina kosminės energijos transformacijos sritimi.

· Biosfera yra kosminio pobūdžio planetinis reiškinys.

Biosferos doktrina remiasi tuo principus:

1. Vientisumo principas teigia, kad biosfera, visa gyvybė, visa gyvoji medžiaga egzistuoja kaip viena visuma. Gyvybė yra būtina ir natūrali harmoningo kosminio mechanizmo dalis.

2. Harmonijos principas Biosfera slypi jos organizacijoje, harmonijoje ir neatskiriamame gyvų ir negyvų komponentų ryšyje.

3. Gyvųjų vaidmens reikšmingumo principasŽemės evoliucijoje teigia, kad ant žemės paviršiaus Nėra cheminės jėgos, kuri nuolat veikia ir jos galutinis poveikis yra galingesnis nei organizmai kaip visuma. Žemės, kaip dangaus kūno, išvaizdą iš tikrųjų formuoja gyvybė.

4. Pagrindinis kosminis biosferos vaidmuo susideda iš transformacijos saulės energijaį aktyviąją Žemės energiją. Vernadskis pabrėžė energijos svarbą ir pavadino gyvus organizmus energijos transformacijos mechanizmais.

5. Gyvenimo spaudimo principas. Kosminė energija sukelia gyvybės spaudimą, kuris pasiekiamas dauginantis. Organizmų dauginimasis mažėja, nes didėja jų skaičius. Populiacijos dydis didėja, kol aplinka gali palaikyti tolesnį augimą, o po to pasiekiama pusiausvyra. Skaičius svyruoja arti pusiausvyros lygio.

6. Gyvenimo tėkmės principas. Gyvybės plitimas yra jos geocheminės energijos pasireiškimas. Gyvoji medžiaga, kaip ir dujos, pasklinda žemės paviršiuje pagal inercijos taisyklę. Maži organizmai dauginasi daug greičiau nei dideli. Gyvybės perdavimo greitis priklauso nuo gyvosios medžiagos tankio.

7. Autotrofijos principas. Organizmai, kurie visus gyvybei reikalingus cheminius elementus paima iš aplinkinės inertinės medžiagos ir nereikalauja gatavų junginių iš kito organizmo savo kūnui sukurti, vadinami autotrofiniais. Šių žaliųjų autotrofinių organizmų egzistavimo lauką lemia saulės šviesos prasiskverbimo sritis.

8. Gyvybės lauko principas. Gyvybę visiškai lemia žaliosios augmenijos stabilumo laukas, o gyvybės ribas – organizmą kuriančių junginių fizikinės ir cheminės savybės, jų nesunaikinamumas tam tikromis aplinkos sąlygomis. Didžiausią gyvybės lauką lemia kraštutinės organizmų išlikimo ribos. Viršutinis limitas gyvybę lemia spinduliavimo energija, kurios buvimas atmeta gyvybę ir nuo kurios apsaugo ozono skydas. apatinė riba siejamas su pasiekimais aukštos temperatūros. 433 0 C intervalas (nuo –252 0 C iki +180 0 C) yra ribojantis šiluminis laukas.

9. Gyvenimo pastovumo principas. Biosfera savo pagrindiniais bruožais reprezentavo tą patį cheminį aparatą nuo seniausių geologinių laikotarpių. Gyvybė išliko pastovi per visą geologinį laiką, pasikeitė tik jos forma. Savarankiškai Gyva būtybė nėra atsitiktinis kūrinys.

10. Gyvenimo visur principo biosferoje (gyvybės visur esantis principas). Gyvenimas pamažu, lėtai prisitaikydamas, užfiksavo biosferą, ir šis gaudymas nesibaigė. Gyvenimo stabilumo laukas yra prisitaikymo laikui bėgant rezultatas.

11. Gyvų elementų radimo principas. Gyvųjų elementų atsiradimo formos: a) uolienos ir mineralai; b) magma; c) išsibarstę elementai; d) gyvoji medžiaga. Taupumo dėsnis gyvajai medžiagai naudojant paprastus cheminius kūnus sako: patekęs elementas pereina daugybę būsenų, o organizmas įveda tik reikalinga suma elementai.

12. Gyvosios medžiagos kiekio biosferoje pastovumo principas. Gyvoji medžiaga yra tarpininkė tarp Saulės ir Žemės, todėl: arba jos kiekis turi būti pastovus, arba turi keistis energetinės charakteristikos.

13. Stabilios pusiausvyros principas. Bet kuri sistema pasiekia stabilią pusiausvyrą, kai jos laisva energija lygi nuliui arba artėja prie jos, tai yra, kai atliktas visas sistemos sąlygomis įmanomas darbas.

Kiekvienas gyvas organizmas, gyvenantis didžiulėje mūsų planetoje, valgo kasdien ir naudoja vandenį tam, kad organizme įvyktų gyvybei būtinos reakcijos. Viskas, kas supa žmogų, yra gyvybės zona visiems Žemėje gyvenantiems organizmams, o tai patvirtina Vernadskio biosferos doktriną.

Susisiekus su

Biosferos procesų doktrinos ištakos

Istorija modernūs vaizdai apie biosferos sampratos formavimąsi ir jos egzistavimo principus padalintas į du etapus. Tiesiogiai su hipotezių apie visos planetos gyvybės kosminę prigimtį įtvirtinimo momentu yra daugybė šiuolaikinių ateistinių ir agnostinių požiūrių į visatą kaip tokią ir gyvybės kilmę apskritai. Kas sukūrė pagrindinės biosferų doktrinos nuostatos e ir kokia yra jo termino istorija, papasakosime toliau:

• Pirmas bendrosios sąvokos apie biologinių sistemų buveinių zoną ir atskiri organizmai plačiajai visuomenei pristatė talentingas prancūzų gamtininkas J.B. Lamarkas.
• 1863 m Prancūzų tyrinėtojas Reyutas naudojo pavadinimą „biosfera“, kad apibūdintų gyvybės pasiskirstymo paviršiuje sferą.
• 1875 m Holistinę biosferos kaip įvairių gamtos funkcijų vienybės, skirtos priežiūrai, sampratą kaip oficialų terminą pirmą kartą pristatė austrų geologas Eduardas Suessas. visų gyvų būtybių, gyvenančių mūsų planetoje, visuma.
• 1926 m Ukrainos mokslininkas V.I. Vernadskis paskelbė monumentalą traktatą"Biosfera". Tai revoliucinė knyga, kurioje buvo apibrėžti pagrindiniai taikomojo mokslo progresyvios krypties principai. Vernadskio biosferos doktrina trumpai yra naujas mokslas apie gamtą ir žmogaus buveinę joje kaip vieninga sistema tapo daugelio mokslo disciplinų pagrindas ir srovės, visuotinai priimtos taikomųjų ir teorinių mokslų srityje.

Mokslininko darbas apima įvairias pažangių mokslinių pažiūrų kūrimo klasikinių mokslo disciplinų srityje plotmes.

Jis pirmasis paskelbė naujų mokslo krypčių principus, kurie šiandien visuotinai pripažįstami ir naudojami kuo plačiau. Radiogeologijos, biogeochemijos, biosferos ir noosferos doktrinos bei mokslinių tyrimų elementai tapo pagrindu, kuriuo remiantis formuojasi dabartinė visatos samprata.

Išskirtinio mokslininko dėka pirmą kartą buvo parodytas tikrasis gyvybės formatas, paaiškinta, kokie yra pagrindiniai biosferos komponentai.

Pirmą kartą mokslininkai eksperimentiškai nustatė ir praktiškai patvirtino gyvosios medžiagos vaidmenį biosferoje. Sąveikos mechanizmai yra svarbi didelio masto vykdomų procesų dalis geocheminiai ir biogeniniai mainai, migracija atominiu lygiu, leidžianti atomams dalyvauti geologiniuose, cheminiuose, fiziniuose biologiniuose ciklus.

Biologinės medžiagos ypatybės

Vernadskis vienu metu padarė neišdildomą įspūdį pasaulio mokslo bendruomenei. Būtent jam, nepaisant daugybės pirmtakų, pavyko teoriškai paneigti teologijos pagrindus. Būtent religija gyvybės atsiradimo planetoje momentą laiko Dievo – aukščiausiojo proto – veiklos rezultatu. Į IR. Vernadskis ir šios krypties mokslininkų grupė iškėlė hipotezę, kad gyvą ląstelę į visiškai negyvenamą planetą atnešė kosminiai kūnai – meteoritai su kosminėmis dulkėmis, taip pat atnešė svetimų civilizacijų atstovai. Taip pat buvo suformuotos pagrindinės gyvosios medžiagos savybės, pasak Vernadskio, ir jų skirtumas nuo negyvojo komponento:

• aukštas aktyvumo lygis;
• didelis reakcijos greitis;
• greita medžiagų apykaita;
• Gyvi organizmai turi aktyvaus ir pasyvaus judėjimo savybę.

Svarbu! Kiekvienas gyvas padaras juda ne tik veikiamas gravitacinių jėgų pasyviai, bet ir prieš vandens ar oro srovių kryptį, įveikdamas šių masių pasipriešinimą, natūralias reljefo kliūtis ar kraštovaizdžio ypatybes.

Remiantis mokslininko hipoteze, gyva ląstelė buvo atgabenta į visiškai negyvenamą planetą.

Biosferos funkcijos ir ribos

Iš esmės naujas požiūris į didelio masto biologinių procesų, harmoningai derinant juos su gyvybine mikroorganizmų veikla iki ląstelių lygmens, tyrimą, leido identifikuoti ir apibūdinti. pagrindinės gyvosios medžiagos funkcijos biosferoje:

• Energija, susideda iš energijos potencialo kaupimo ir transformacijos.
• Dujos. Kaip gebėjimas keisti ir išlaikyti reikiamą dujų sudėtis aplinką patogiam gyvenimui.
• Redoksas. Kaip galimybę suaktyvinti visus erdvėje vykstančius procesus.
• Koncentracija yra gyvo audinio gebėjimas kaupti izoliuotus atomus savo kūne.
• Sunaikinimas – tai gebėjimas suskaidyti į organinių likučių komponentus ir inertinį komponentą.
• Medžiagos ir koncentruotos energijos perdavimą aktyvaus judėjimo metu lemia transportavimo charakteristikos.
• Dėl aplinkos formavimosi įtakojama fizikinės ir cheminės krypties parametrų būklė.
• Informacinės funkcijos susideda iš duomenų apie protėvių savybes kaupimo ir konsolidavimo struktūrose, atsakingose ​​už paveldimumą.

Biosferos funkcijos

Remiantis akademiko Vernadskio teorija, pagrindinis biosferos komponentas yra visas gyvų organizmų, kurie yra aktyvios būtybės tam tikrame biologinės sistemos lygyje, kompleksas. Gyvoji medžiaga išsiskiria tam tikromis savybėmis. Tai ląstelių organizavimas, medžiagų apykaita, hemostazės palaikymas. Jie turi judėjimo, dirglumo, augimo, vystymosi, dauginimosi, prisitaikymo funkcijas. Pagal garsaus Ukrainos tyrinėtojo, sukėlusio pasaulėžiūrą, teoriją, gamtoje jie sąveikauja trijų rūšių gyvosios medžiagos:

Pagrindinis biologinių medžiagų apykaitos procesų veiksnys yra gyvųjų medžiagų biocheminės energijos judėjimas. Remiantis Vernadskio mokymo pozicijomis, biosfera yra bendro geologinio ir biologinio vystymosi rezultatas, turintis dvejopą reikšmę. Visų pirma, biosfera yra buveinė ir aktyvus gyvenimas o antra – šių procesų rezultatas.

Svarbu! Viršutinė riba atmosferoje svyruoja nuo 10 km ties ašigaliais iki 20-23 km likusioje Žemės paviršiaus dalyje. Biosferos riba litosferoje yra reikšmingame gylyje nuo 5 iki 7 km urvuose ir giliuose lūžiuose.

Vernadskio mokymas

Apie pagrindinius Vernadskio teorijos principus

Anot akademiko, gyvybės kilmė buvo sinchronizuojama su planetos formavimu kaip vientisas biofizinis kompleksas. Koks apytikslis esamos biosferos amžius, toks ir mūsų planeta. Jis patvirtino, kad lauke yra daugybė santykių ir natūralių procesų įvairios pramonės šakos– biologija, geologija, biochemija, geochemija. Jie harmoningai derinami ir atitinka pagrindines Vernadskio mokymo apie biosferą nuostatas.

1. Dauguma svarbus principas yra biosferos vientisumas ir darna, apibrėžiamas keletu fizinių gravitacijos konstantų ir elektromagnetinių laukų.
2. Biosferos procesų harmonija ir ryšys, energijų transformacija, atomų judėjimas kaip kosminės harmonijos atspindys, planetų judėjimo ritmiškumas, biosferos pagrindas yra mūsų planetos padėtis kosminėje erdvėje.
3. Kosmoso funkcijos transformuojant ir transformuojant energijas. Energijos reiškinių šaltiniai geologijoje yra saulės spinduliuotė ir vidinis radioaktyvusis fonas.
4. Gyvybės procesų sklaidos principas, panašus į tai, kaip inercija pasireiškia negyvuose daiktuose. Kuo mažesnis organizmas, tuo intensyviau jis linkęs daugintis.
5. Autotrofų išsivystymo ir pasiskirstymo lygis priklauso nuo to, kaip giliai prasiskverbia saulės šviesa, reikalinga fotosintezei.
6. Kuo intensyvesnė energija, tuo aktyvesnis dauginimasis, kuris linkęs mažėti didėjant kiekybiniam rodikliui.
7. Energijos taupymo principas, kai pirmą kartą patekus į cheminį elementą vyksta įvairūs pokyčiai, siekiant aprūpinti gyvus organizmus reikiamu elementų kiekiu.
8. Žaliųjų augalų atsparumo lauką lemia junginių, iš kurių susidaro organizmai, fizikinės ir cheminės savybės, jų atsparumas tam tikroms aplinkos sąlygoms ir galutinio šilumos skydo susidarymas.
9. Nuolatinis atmosferos deguonies ir gyvosios biomasės tūrio santykis priklauso nuo energijos balanso rodiklių stabilumo principas.

Vernadskio biosfera

Biosfera – Vernadskis

Išvada

Puikus tyrinėtojas Vernadskis sukūrė biosferos doktriną ir taip pasauliniu mastu prisidėjo prie šiuolaikinis gamtos mokslas. Ačiū Vernadskio mokymams šiuolaikinis mokslas yra pagrįstas esminiu planetoje vykstančių natūralių procesų biologinio vientisumo pobūdžiu. Rūšių evoliucija leidžia išgyventi ir daugintis tiems organizmams, kurie padidina biogeninės geocheminės energijos lygį.

Vienas didžiausių ir įdomiausių V.I. apibendrinimų. Vernadskis gamtos mokslų srityje buvo jo sukurta doktrina apie Žemės biosferą ir jos virsmo veiklos sfera neišvengiamumą. žmogaus protas- noosfera.

Į IR. Vernadskis buvo labai skrupulingas žmogus mokslinės etikos klausimais. Todėl įvairiuose savo darbuose jis atkreipia dėmesį į tai, kad terminas „biosfera“ jam nepriklauso, nes jį praėjusio amžiaus pradžioje pirmą kartą pavartojo Jeanas Baptiste'as Lamarkas. Tam tikrą geologinę reikšmę 1875 m. jam suteikė austrų mokslininkas Eduardas Suessas. Tačiau visą mokymą, susijusį su šiuo terminu, sukūrė ne Lamarkas, ne Suesas, o mūsų tautietis Vladimiras Ivanovičius Vernadskis.

Pagrindinės jo idėjos apie šią problemą išplėtotos pačioje XX-ojo dešimtmečio pradžioje, per paskaitas Paryžiuje, ir buvo paskelbtos 1926 m. knygoje „Biosfera“, kurią sudaro dvi esė. Pirmasis iš jų pavadintas „Biosfera erdvėje“, antrasis - „Gyvybės regionas“. Po to V. I. svarstė įvairius biosferos doktrinos aspektus. Vernadskis daugelyje straipsnių ir didelėje monografijoje, išleistoje tik 20 metų po jo mirties, „Žemės biosferos ir jos aplinkos cheminė struktūra“.

Mes paliesime tik keletą pagrindinių Vernadskio biosferos doktrinos nuostatų.

Visų pirma, Vernadskis apibrėžė erdvę, kurią dengia Žemės biosfera: tai visa hidrosfera iki didžiausių vandenyno gelmių, žemynų litosferos viršutinė dalis iki 2 - 3 km gylio (tokiame gylyje gyvi mikroorganizmai vis dar randami požeminiame vandenyje) ir apatinėje atmosferos dalyje, pasak bent jau, iki viršutinės troposferos ribos. Ankstyvuosiuose V.I. Vernadskis biosferą apibrėžė kaip gyvybės apimtą Žemės sritį, tačiau vėliau šio termino atsisakė, nes žodis „gyvybė“ gali būti suprantamas įvairiais aspektais. Jis įvedė į mokslą vientisą „gyvos medžiagos“ sąvoką ir pradėjo vadinti biosferą „gyvos medžiagos“ egzistavimo Žemėje regionu. Jis surinko ir išanalizavo visus esamus duomenis, kad nustatytų bendrą šios medžiagos svorį ir padarė išvadą, kad dabar mūsų planetoje ji svyruoja nuo 1020 iki 1021 g, t.y. nuo 1 iki 10 tūkstančių trilijonų tonų.

Į IR. Vernadskis atidžiai ištyrė energijos balansą įvairios planetos saulės sistema, o ypač šiluminės elektromagnetinės energijos kiekio, kurį Žemė gauna iš Saulės, klausimas. Pagal jo skaičiavimus paaiškėjo, kad jis yra lygus 170 x 1012 kW. Toliau jis ištyrė biosferą kaip šios kosminės energijos transformacijos sritį, išsiaiškino „gyvos medžiagos“ pasiskirstymo biosferoje modelius. tyrinėjo įvairių taksonominių organizmų grupių dauginimosi dėsningumus ir „gyvos medžiagos“ geocheminę energiją, kur įmanoma, pasitelkdamas matematines savo tyrinėtų procesų formules. Kai kurios grynai biologinės V.I. išvados yra labai įdomios. Vernadskis. Taigi, išsamiai ištyręs dujų vaidmenį gyvybės procesuose, jis priėjo prie išvados, kad organizmų pasaulyje, biosferoje, vyksta įnirtinga kova už būvį – ne tik dėl maisto, bet ir dėl reikalingų dujų. , ir ši paskutinė kova yra pagrindinė, nes būtent ji normalizuoja reprodukciją. Kvėpavimas lemia didžiausią įmanomą geocheminę gyvybės energiją ploto hektarui.

V.I. daug dėmesio skyrė savo darbams apie biosferą. Vernadskis atkreipė dėmesį į žaliąją augalų „gyvąją medžiagą“, nes tik ji organizmą paverčia autotrofiniu, tik ji sugeba užfiksuoti spinduliuojančią Saulės energiją ir jos pagalba sukurti pirminius organinius junginius. Atsižvelgus į tūrio ir energijos koeficientus įvairios grupės augmenija, V.I. Vernadskis priėjo prie išvados, kad „žalieji vandenyno protistai yra pagrindiniai saulės energijos transformatoriai į cheminę mūsų planetos energiją“, o žalioji jūros organinė medžiaga pasiekia šį rezultatą dėl didelio dauginimosi greičio. Reikia pasakyti, kad vėlesni skaičiavimai, 70-ųjų pabaigoje, parodė, kad žaliojo vandenynų planktono vaidmuo V.I. Vernadskis kiek pervertino. Šiuolaikinėje eroje tris ketvirtadalius pirminių organinių junginių sukuria autotrofinė žemynų augmenija ir tik ketvirtadalį – jūrų ir vandenynų planktoniniai ir bentosiniai dumbliai.

Norėdami paaiškinti didelę bendrą biosferos energiją, V.I. Vernadskis padarė įdomių skaičiavimų. Paaiškėjo, kad visas Žemės paviršius sudaro kiek mažiau nei 0,0001% Saulės paviršiaus, tačiau žalioji jos transformacijos aparato zona, t.y. medžių lapų, stiebų, žolių ir žaliųjų dumblių paviršius suteikia visai kitos tvarkos skaičius. Skirtingu metų laiku jis svyruoja nuo 0,86 iki 4,2% Saulės ploto.

Pagaminta daugiausia pastaraisiais metais Krasnojarsko biofizikų skaičiavimai, naudojant naujausią įrangą ir palydovinę informaciją, patvirtina prieš daugiau nei pusę amžiaus V.I.Vernadskio apskaičiuotų skaičių tvarką.

Galima atsižvelgti į energijos kiekį, esantį mūsų planetos „gyvoje medžiagoje“. Garsaus švedų mokslininko Svante Arrhenius skaičiavimais, tik žalia žemynų augalija jų degių junginių pavidalu turi 1,6-1017 didelių kalorijų. Į IR. Vernadskis manė, kad visoje biosferoje ši vertė yra didesnė ir siekia 1018 ar net 1019 didelių kalorijų. Tuo pačiu metu tik 0,02–0,03 % saulės energijos, pasiekiančios Žemės paviršių, sugauna biosferos žalioji medžiaga, kuri atveria viliojančias perspektyvas visapusiškesniam jos panaudojimui.

Didelė „gyvosios medžiagos“ energijos dalis atitenka naujiems vados mineralams formuotis biosferoje, nežinomiems už biosferos ribų, o dalis palaidota pačios organinės medžiagos pavidalu, galiausiai suformuojant rudųjų ir kietųjų anglių nuosėdas, naftą. skalūnų, naftos ir dujų. „Čia susiduriame su nauju procesu – su lėtu Žemės paviršių pasiekusios Saulės energijos skverbimu į planetą“, – rašo V. I. Vernadskis. Tokiu būdu „gyva medžiaga“ keičia biosferą ir žemės plutą. Jis nuolat palieka joje dalį tų, kurie per jį praėjo. cheminiai elementai sukuria didžiulius nežinomų mineralų sluoksnius, be savo vadose esančių mineralų, arba prasiskverbia į inertinę biosferos medžiagą smulkiausiomis jos liekanų dulkėmis.

Į IR. Vernadskis manė, kad žemės pluta daugiausia buvo buvusių biosferų liekanos ir net jos granito-gneiso sluoksnis susidarė dėl metamorfizmo ir tirpimo uolienoms, kurios kažkada atsirado veikiant „gyvai medžiagai“. Jis manė, kad tik bazaltai ir kitos pagrindinės magminės uolienos yra gilios, savo geneze nesusijusios su biosfera.

Naujausi kosmoso tyrimai verčia mus atkreipti ypatingą dėmesį į šią V.I. Vernadskis. Mėnulyje nebuvo gyvybės, ten nebuvo ir granito. Mėnulio „jūros“ užpildytos bazaltu, o Mėnulio „žemynai“ sudaryti iš anortozitų, t.y. pagrindinės sudėties magminių uolienų. Paviršinės Veneros uolienos, kurių kompoziciją pirmą kartą sužinojome prieš kelerius metus, taip pat pasirodė esančios bazaltinės... V.I. savo darbuose skyrė daug dėmesio. Vernadskis apie įvairių cheminių elementų buvimo biosferoje formas, biosferos „gyvosios medžiagos“ padalijimą pagal organizmų mitybos šaltinius į auto-, hetero- ir miksotrofinius, stabilumo srities tyrimą. gyvybės hidrosferoje ir sausumoje, gyvybės koncentracijos geocheminiai ciklai ir hidrosferos „gyvos plėvelės“.

Ankstesniuose XX dešimtmečio darbuose V.I. Vernadskis biosferos „gyvosios medžiagos“ tūrį ir svorį laikė nepakitusiu per visą biologinę Žemės istoriją. Jis manė, kad proceso metu biologinė evoliucija Keitėsi tik gyvybės pasireiškimo formos. Jau tuo metu ir dar ankstesniuose darbuose jis daug rašė apie didelius biosferos pokyčius žmogaus veiklos įtakoje, apie antropogeninius geologinių procesų veiksnius, šį reiškinį jis laikė nauju, uždėtu stacionariai egzistencijai biosfera. Vėlesniuose darbuose (nuo 30-ųjų vidurio) V.I. Vernadskis peržiūrėjo šį požiūrį ir padarė išvadą, kad biosfera, atsižvelgiant į „gyvos medžiagos masę“, jos energiją ir organizuotumo laipsnį. geologinė istorijaŽemė visą laiką vystėsi, keitėsi, kad žmogaus veiklos įtaka buvo natūralus šios evoliucijos etapas ir kad jos įtakoje biosfera neišvengiamai turi radikaliai pasikeisti ir pereiti į naują būseną, kurią jis vadino nebe biosfera, o noosfera - žmogaus proto įtakoje susiformavusi sfera .

Galime drąsiai teigti, kad biosferos perėjimo į noosferą doktrina yra V. I. kūrybiškumo viršūnė. Vernadskis. Plėtodamas šią doktriną jis panaudojo ir susintetino ne tik geologinę ir biologinę, bet ir socialinę-istorinę medžiagą.

Į IR. Vernadskis „noosferos“ sąvoką pradėjo vartoti tik 30-ųjų viduryje ir griežtai materialistine prasme. Pas V.I. Vernadskio noosfera – ne abstrakti proto karalystė, kaip šį terminą aiškino jos autoriai prancūzai P. Teilhardas de Chardinas ir E. Leroy, o istoriškai neišvengiamas biosferos vystymosi etapas. Dar 1926 m. straipsnyje „Mintys apie šiuolaikinę žinių istorijos reikšmę“ jis rašė: „Per visą geologinį laiką sukurta biosfera, nusistovėjusi pusiausvyroje, veikiama mokslo, pradeda vis giliau keistis. mintis apie žmoniją“.

Būtent šią Žemės biosferą, pakeistą mokslinės minties ir transformuotą, kad atitiktų skaičiais augančios žmonijos poreikius, jis vėliau pavadino noosfera.

Labai svarbu tai pabrėžti, nes žinynuose, enciklopedijose ir populiariojoje literatūroje pasirodė daug neteisingų šio termino apibrėžimų, visiškai neatitinkančių V.I. Vernadskis.

V. I. Vernadskis prie bendros idėjos, kuria grindžiama noosferos doktrina, savo ankstyviausiuose darbuose atėjo praėjusio amžiaus pabaigoje. Ji susiformavo kaip tam tikra žmogaus proto kūrybinės prigimties samprata, ne tik atspindinti išorinis pasaulis, bet ir per darbą aktyviai įtakojantis žmogaus egzistavimo sąlygas.

Nuo XX amžiaus pradžios V.I. Vernadskis pradėjo išsamų žmonijos geologinės veiklos klausimo tyrimą. Šiuo metu tyrinėdamas įvairius geocheminius procesus, vykstančius mūsų planetoje, pirmiausia genetinės mineralogijos ir geochemijos, o vėliau biogeochemijos pagrindu, jis visada, turėdamas jam būdingą nuoseklumą ir gylį, ėmėsi išsiaiškinti žmogaus vaidmenį šiuose procesuose. Tokiuose darbuose kaip „Žemės plutos mineralų istorija“, „Gyvoji medžiaga jūros chemijoje“, „Gyvoji medžiaga žemės plutoje“, „Biosfera“, „Žmonijos autotrofija“, jo idėjų ratas. buvo galutinai apsisprendęs, kuris sudarė noosferos doktrinos pagrindą.

Jau pradėjęs plėtoti šią doktriną 30-aisiais, V.I. Vernadskis pirmiausia bandė atsakyti į klausimą, kokios yra tikrosios sąlygos ar prielaidos formuotis noosferai, kurios jau buvo sukurtos arba kuriamos žmonijos istorinės raidos eigoje. Jo nuomone, šios prielaidos yra tokios. Žmonija tapo viena. Pasaulio istorija Kaip bendras procesas apėmė visus Žemė. Mažai viena nuo kitos priklausomos nuošalios kultūrinės istorinės gyvenamosios vietos praktiškai baigtos. Dabar „nėra nė vieno Žemės gabalo, kuriame žmogus negalėtų gyventi, jei to reikėtų“. Plaukiojančios stotys Arkties vandenyno lede ir stotys Antarktidos paviršiuje yra geriausias šios idėjos pagrįstumo įrodymas.

Pasak V. I. Vernadskio, noosfera yra viena organizuota visuma, kurios visos dalys įvairiais lygmenimis yra harmoningai sujungtos ir veikia viena su kita. Būtina sąlyga Tai greitas, patikimas ryšys tarp šių dalių, apimantis didžiausius atstumus, nuolat vykstantys medžiagų mainai tarp jų ir visapusiškas apsikeitimas informacija. Ši sąlyga, pažymėjo V. I. Vernadskis, iš esmės jau sukurta, nors tolimesnio jos tobulinimo galimybės toli gražu nėra išnaudotos.

Savo išvadose jis rėmėsi tuo, kad noosferos sukūrimas suponuoja tokį radikalų žmogaus supančios gamtos pasikeitimą, kad jis negali apsieiti be milžiniškų energijos kiekių. „Pačioje praėjusio amžiaus pabaigoje jis buvo netikėtai atrastas nauja forma energijos, kurios egzistavimą mažai kas numatė – atominę energiją, kuri priklauso netolimai ateičiai ir suteiksianti žmonijai dar didesnę galią, kurios mastą dabar vargu ar galime numatyti. Tai buvo parašyta 30-aisiais! Ir dabar jau matome, kaip žmonija įvaldė atominę energiją, kaip kasmet plečiasi jos panaudojimas taikiems tikslams.

Noosfera sukurta proto ir darbo dėka masės. Todėl viena iš svarbiausių šio proceso sąlygų – darbuotojų gerovės gerinimas. Nors ši planetos masto užduotis dar toli gražu nėra išspręsta, potencialios galimybės tam jau egzistuoja.

Apimdama visą planetą kaip visumą, noosfera pagal savo esmę negali būti vienos tautos privilegija. Šiuo metu Vernadskis rašė: „Visos žmonijos lygybės ir juodųjų, geltonųjų ir baltųjų rasių lygybės idėja yra giliai įsišaknijusi bendrojoje ir mokslinėje pasaulio sąmonėje“. Ne už kalnų laikas, kai iš mūsų planetos amžiams išnyks gėdingi neokolonializmo ir tautinės priespaudos reiškiniai ir visuomenės gyvenime pagaliau įsiviešpataus nauja era, kuri pasižymės ne silpnųjų slopinimu stipriųjų, bet „taikiu visos žmonijos ryšiu ekonominio ir kultūrinio gyvenimo pagrindu“.

Noosfera, pasak Vernadskio, yra naujas geologinis Žemės apvalkalas, sukurtas moksliniu pagrindu. Noosfera yra didžiausių revoliucinių transformacijų, sujungtų į vieną srautą, rezultatas tiek mokslo srityje, tiek socialiniuose santykiuose.

XX amžiaus pradžioje akademikas Vladimiras Ivanovičius Vernadskis (1863–1945) sukūrė teoriją, kurią pavadino biogeochemija, kuri sudarė šiuolaikinės biosferos doktrinos pagrindą. Žmogaus ir biosferos bendros evoliucijos problemas jis iškėlė iš Žemės, kaip kosminio kūno, vystymosi pozicijos. Jau tuo metu Vladimiras Ivanovičius bandė suprasti ir atskleisti žmogaus vaidmenį gamtos istoriniame procese.

V. I. Vernadskio tyrimai paskatino suvokti gyvybės ir gyvosios medžiagos vaidmenį geologiniuose procesuose. Žemės išvaizda, jos atmosfera, nuosėdinės uolienos, peizažai – visa tai yra gyvybės veiklos rezultatas. Vernadskis žmogui skyrė ypatingą vaidmenį formuojant mūsų planetos veidą. Žmogaus veiklą jis pristatė kaip savaiminį natūralų procesą, kurio ištakos pasimetusios žmonijos istorijos gelmėse.

1926 m. Vernadskis Leningrade išleido knygą „Biosfera“, kuri pažymėjo naujo mokslo apie gamtą ir žmogaus santykį su ja gimimą. Ši knyga yra pirmoji, kurioje biosfera parodoma kaip viena dinamiška sistema, kuriame gyvena ir kontroliuoja gyvybė, gyvoji planetos medžiaga. „Biosfera yra organizuotas, apibrėžtas žemės plutos apvalkalas, susijęs su gyvybe. Savo darbe apie biosferą mokslininkas parodė, kad gyvoji medžiaga, sąveikaudama su inertine medžiaga, yra didelio žemės plutos mechanizmo dalis, dėl kurios vyksta įvairūs geocheminiai ir biogeniniai procesai, atomų migracija, jų dalyvavimas geologinėje veikloje. ir biologinius ciklus.

V.I. Vernadskis parodė, kad mūsų planetos išorinės plutos cheminė būklė yra visiškai veikiama gyvybės ir yra nulemta gyvų organizmų, kurių veikla yra susijusi su didžiuoju planetos procesu – cheminių elementų migracija biosferoje. Mokslininkas pažymėjo, kad rūšių evoliucija, vedanti į gyvybės formų kūrimąsi, yra stabili biosferoje ir turėtų eiti biogeninės atomų migracijos didinimo kryptimi.

Biosfera yra sudėtingiausias planetinis gyvybės apvalkalas išorinis apvalkalas, kuriuose gyvena organizmai, kurie kartu sudaro gyvąją medžiagą. Ji apima apatinę atmosferos dalį, visą hidrosferą ir viršutinė dalisŽemės litosfera, kurioje gyvena gyvi organizmai. Žemės apvalkalas, kuriame visa gyvų organizmų veikla pasireiškia kaip geocheminis veiksnys planetiniu mastu. Biosfera yra didžiausia (pasaulinė) Žemės ekosistema – sisteminės gyvosios ir inertinės planetos medžiagos sąveikos sritis.

V. I. Vernadskis nustatė biosferos materialinę sudėtį, kurioje buvo septynios labai nevienalytės natūralios, bet geologiškai neatsitiktinės dalys:

1) gyvoji medžiaga;

2) biogeninė medžiaga (iškastinis kuras, kalkakmeniai ir kt., t. y. gyvų organizmų sukurta ir perdirbama medžiaga);

3) inertinė medžiaga (susidaro nedalyvaujant gyviems organizmams – kietoms, skystoms ir dujinėms);

4) bioinertinė medžiaga (susidaro neorganinės gamtos ir gyvų organizmų procesai – vanduo, dirvožemis, atmosferos pluta, dumblas);

5) radioaktyvaus skilimo medžiaga (urano, torio ir aktinourano serijų elementai ir izotopai);

6) išsibarstę antžeminės medžiagos ir kosminės spinduliuotės atomai;

7) kosminės kilmės medžiaga meteoritų, kosminių dulkių ir kt.

Biosfera turi būti pavaizduota kaip labai sudėtingas mechanizmas geologinė ir biologinė raida bei inertinės ir biogeninės medžiagos sąveika. Biosfera, viena vertus, yra gyvybės aplinka, kita vertus, gyvybės veiklos rezultatas. Pagrindinė šiuolaikinės biosferos specifika yra aiškiai nukreipti energijos srautai ir biogeninė (susijusi su gyvų būtybių veikla) ​​medžiagų cirkuliacija.

Plėtodamas biosferos doktriną, Vernadskis priėjo prie išvados, kad pagrindinis kosminės energijos transformatorius yra žalioji augalų medžiaga. Tik žali augalai sugeba perimti saulės spinduliuotės energiją ir sukurti pirminius organinius junginius. Norėdami paaiškinti didelę bendrą biosferos energiją, Vernadskis atliko skaičiavimus, kurie iš tikrųjų parodė didžiulę fotosintetinių augalų svarbą kuriant bendrą organinę masę. Mokslininkas apskaičiavo, kad Žemės paviršius yra mažesnis nei viena dešimtoji tūkstantoji Saulės paviršiaus. Bendras žaliųjų augalų transformacijos aparato plotas, priklausomai nuo metų laiko, svyruoja nuo 0,86 iki 4,2% Saulės paviršiaus ploto. Skirtumas kolosalus. Šis žaliosios energijos potencialas yra visos gyvybės mūsų planetoje išsaugojimo ir palaikymo pagrindas.

Gyvoji biosferos medžiaga

Viena iš pagrindinių biosferos sampratos grandžių yra gyvosios medžiagos doktrina. Analizuodamas atominės migracijos problemą, V. I. Vernadskis padarė išvadą, kad „organiniai junginiai, nepriklausomi nuo gyvos medžiagos, niekur neegzistuoja“. Vėliau jis suformuluoja gyvosios medžiagos sampratą: „Gyvoji biosferos medžiaga yra jos gyvų organizmų visuma... Gyvąja medžiaga pavadinsiu organizmų visumą, sumažintą iki jų svorio, cheminės sudėties ir energijos.

Gyva medžiaga - gyvų biosferos organizmų visuma, išreikšta skaitine elementaria cheminė sudėtis, masė ir energija.

Pagrindinė gyvosios medžiagos paskirtis ir jos neatskiriama savybė yra laisvos energijos kaupimas biosferoje. Įprasta biogeocheminė gyvosios medžiagos energija pirmiausia gaminama dauginimosi būdu.

30-aisiais V.I. Vernadskis išskiria žmoniją nuo visos gyvosios materijos masės kaip jos ypatingos dalies. Toks žmogaus atskyrimas nuo visų gyvų dalykų tapo įmanomas dėl trijų priežasčių. Pirma, žmonija yra ne biogeocheminės energijos gamintoja, o vartotoja. Antra, žmonijos masė, remiantis demografiniais duomenimis, nėra pastovus gyvosios medžiagos kiekis. Ir trečia, jo geocheminėms funkcijoms būdinga ne masė, o gamybinė veikla.

Ką charakteristikos būdingas gyvajai medžiagai? Visų pirma, tai didžiulė laisva energija. Vykstant rūšių evoliucijai, vyksta biogeninė atomų migracija, t.y. Gyvosios medžiagos energija biosferoje daug kartų išaugo ir toliau auga, nes gyvoji medžiaga apdoroja saulės spinduliuotės energiją. Gyvai medžiagai taip pat būdingas didelis srautas cheminės reakcijos palyginti su negyva materija, kur panašūs procesai vyksta tūkstančius ir milijonus kartų lėčiau. Pavyzdžiui, kai kurie vikšrai per dieną gali apdoroti 200 kartų daugiau maisto nei patys sveria, o viena zylė per dieną suėda tiek vikšrų, kiek sveria.

Gyvai medžiagai būdinga tai, kad ją sudarantys cheminiai junginiai, iš kurių svarbiausi yra baltymai, yra stabilūs tik gyvuose organizmuose. Pasibaigus gyvenimo procesui, pirminis gyvenimas organinės medžiagos suyra į cheminius komponentus.

Gyvoji medžiaga planetoje egzistuoja nuolatinės kartų kaitos forma, dėl kurios naujai susiformavusi ji yra genetiškai susijusi su praėjusių epochų gyvąja medžiaga. Tai pagrindinis biosferos struktūrinis vienetas, lemiantis visus kitus žemės plutos paviršiuje vykstančius procesus. Gyvai medžiagai būdingas evoliucinis procesas. Bet kurio organizmo genetinė informacija yra užšifruota kiekvienoje jo ląstelėje. Be to, šioms ląstelėms iš pradžių lemta būti savimi, išskyrus kiaušinėlį, iš kurio vystosi visas organizmas.

V.I.Vernadskis atskirų medžiagų cirkuliaciją vadino biogeocheminiais ciklais. Šie ciklai ir cirkuliacija suteikia esmines funkcijas gyva materija kaip visuma. Mokslininkas nustatė penkias tokias funkcijas.

Dujų funkcija. Ją vykdo žali augalai, kurie fotosintezės metu išskiria deguonį, taip pat visi augalai ir gyvūnai, kurie dėl kvėpavimo išskiria anglies dvideginį. Taip pat yra azoto ciklas, susijęs su mikroorganizmų veikla.

Koncentracijos funkcija. Tai pasireiškia gyvų organizmų gebėjimu savo kūnuose sukaupti daug cheminių elementų (anglis yra pirmoje vietoje, tarp metalų kalcis).

Redokso funkcija. Išreiškiamas cheminiais medžiagų virsmais organizmų gyvavimo metu. Dėl to susidaro druskos, oksidai ir naujos medžiagos. Su šia funkcija siejamas geležies ir mangano rūdų, kalkakmenių ir kt.

Biocheminė funkcijasijos. Apibrėžiamas kaip gyvosios medžiagos dauginimasis, augimas ir judėjimas erdvėje. Visa tai veda į cheminių elementų ciklą gamtoje, jų biogeninę migraciją.

Žmogaus biogeocheminio aktyvumo funkcija. Vyras savo ekonominė veikla kuria ir naudoja savo reikmėms didelis skaičiusžemės plutos medžiagos, įskaitant. pavyzdžiui, anglis, dujos, nafta, durpės, skalūnai ir daugelis rūdų.

Susijusi informacija.

V. I. Vernadskio mokymo esmė slypi išskirtinio „gyvosios materijos“, keičiančios planetos išvaizdą, vaidmens pripažinimas. Bendras jo veiklos rezultatas per geologinį laikotarpį yra milžiniškas. Anot Vernadskio, „žemės paviršiuje nėra cheminės jėgos, kuri nuolat veiktų, todėl galutiniai padariniai būtų galingesni nei gyvi organizmai kaip visuma“. Būtent gyvi organizmai fiksuoja ir transformuoja Saulės energiją ir kuria begalinę mūsų pasaulio įvairovę.

Antras pagal svarbą V. I. Vernadskio mokymų aspektas yra jo išplėtota idėja apie biosferos organizaciją, kuri pasireiškia suderinta gyvų ir negyvųjų dalykų sąveika, organizmo ir aplinkos abipusiu prisitaikymu. „Organizmas“, rašė V. I. Vernadskis, „susidoroja su aplinka, kuriai jis yra ne tik pritaikytas, bet ir jai pritaikytas“.

Ši sąveika pirmiausia atsispindi daugybės naujų auginamų augalų ir naminių gyvūnų rūšių kūrime. Tokios rūšys anksčiau neegzistavo ir be žmogaus pagalbos jos arba miršta, arba virsta laukinių veislių. Todėl Vernadskis mano, kad gyvosios medžiagos geocheminis darbas, susijęs su neatsiejamu gyvūnų, augalų karalystės ir kultūrinės žmonijos ryšiu, yra vienos visumos darbas.

V.I. Vernadskis teigia, kad gyvoji materija taip pat gali turėti savo evoliucijos procesą, pasireiškiantį geologinio laiko pokyčiais, neatsižvelgiant į aplinkos pokyčius.

Patvirtindamas savo mintį, jis nurodo nuolatinį gyvūnų centrinės nervų sistemos augimą ir jos svarbą biosferoje, taip pat ypatingą pačios biosferos organizavimą. Jo nuomone, supaprastintame modelyje ši organizacija gali būti išreikšta taip, kad nei vienas biosferos taškas „nepatenka į tą pačią vietą, į tą patį biosferos tašką, kuriame jis kada nors buvo buvęs“. Šiuolaikiniais terminais šį reiškinį galima apibūdinti kaip pokyčių, būdingų bet kokiam evoliucijos ir vystymosi procesui, negrįžtamumą.

Nuolatinis evoliucijos procesas, lydimas naujų organizmų rūšių atsiradimo, turi įtakos visai biosferai, įskaitant natūralius bioinertinius kūnus, pavyzdžiui, dirvožemį, gruntinius ir požeminius vandenis ir kt. Tai patvirtina faktas. kad devono dirvožemiai ir upės yra visiškai kitokie nei tretinis ir ypač mūsų era. Taigi rūšių evoliucija palaipsniui plinta ir išplinta į visą biosferą.

V. I. Vernadskis taip pat pagrindė svarbiausias mintis apie materijos virsmo formas, biogeninės atomų migracijos kelius, t.y. cheminių elementų migraciją dalyvaujant gyvajai medžiagai, cheminių elementų kaupimąsi, vystymosi varomuosius veiksnius. biosferos ir kt.