Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
5.4. «Учение о биосфере» как закономерный этап развития наук о Земле. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере
Развернутое учение о биосфере создано и разработано академиком В.И. Вернадским, опубликовавшим в 1926 г. свой классический труд «Биосфера».
В отличие от своих современников – натуралистов ХХ века, считавших, что вечный удел организмов – приспособление к обстановке, создаваемой могучими силами природы, В.И. Вернадский доказал, что живое вещество планеты выступает как мощнейший геологический фактор, способный изменять поверхность планеты и формировать экосистемы, благоприятные для его развития.
По В.И. Вернадскому живое вещество обладает способностью захватывать энергию Солнца и создавать химические соединения, распад которых сопровождается выделением энергии, производящей химическую и физическую работу. Развитие экосистемного анализа привело к возрождению на новой экологической основе учения о биосфере, принадлежащую крупнейшему естествоиспытателю ХХ века В.И. Вернадскому. Биосфера предстала как глобальная экосистема, стабильность и функционирование которой основаны на экологических законах обеспечения баланса веществ и энергии.
Учение о биосфере – целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.
Биосфера, по В.И. Вернадскому, – общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь, и которая подвергается и подвергалась её воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов.
Согласно учению В.И. Вернадского, биосфера включает в себя следующие виды веществ: живое (т.е. живые организмы), биогенное (уголь, известняки, нефть и др.), косное (в его образовании живое не участвует, например, магматические горные породы), биокосное (создается с помощью живых организмов), радиоактивное – космического происхождения (метеориты и др.), рассеянные атомы.
Фундаментальным отличием живого вещества от косного является охваченность его эволюционным процессом, непрерывно создающим новые формы живых существ. Многообразие форм жизни и их многофункциональность создают основу устойчивого круговорота веществ и канализированных потоков энергии. В этом специфика и залог устойчивости биосферы как уникальной оболочки земного шара.
Сущность учения заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты.
Второй важный аспект учения В.И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организмов и среды.
В.И. Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т.е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др.
В.И. Вернадский выявил геологическую роль жизни, живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы и всего разнообразия живых существ. Среди этих существ он выделил человека как мощную геологическую силу. Эта сила способна перестроить биосферу согласно своим представлениям и потребностям, изменить фактически ту биосферу, которая складывалась в течение всей геологической истории Земли.
В пределах биосферы повсеместно встречается либо само живое вещество, либо следы его деятельности: газы атмосферы; природная вода; запасы нефти, угля, известняка, глины, сланцы, торф и т.д.
До трудов Вернадского в геологических явлениях и эволюции верхних слоев литосферы (земной коры) первенство отводилось физико-химическим процессам выветривания. В.И. Вернадский показал первостепенную преобразующую роль живых организмов и обусловливаемых ими механизмов разрушения горных пород, круговорота веществ, изменения водной и атмосферной оболочек Земли.
Качественно новый этап развития биосферы наступил в современную эпоху, когда деятельность человека, преобразующая поверхность Земли, по своим масштабам стала соизмеримой с геологическими процессами. Как отмечал В.И. Вернадский, биогеохимическая роль человека за последнее столетие стала значительно превосходить роль других, даже наиболее активных в биогеохимическом отношении организмов. При этом использование природных ресурсов происходит без учета закономерностей развития и механизмов функционирования биосферы.
В результате хозяйственной деятельности из биотического круговорота изымаются или существенно преобразуются большие территории (сведение и насаждение лесов, осушение болот, строительство городов, дорог, плотин, распашка целинных земель, создание водохранилищ и т.д.). Добыча полезных ископаемых, сжигание огромных количеств топлива, создание новых, не существовавших ранее в биосфере веществ, интенсифицируют круговорот веществ, изменяют состав и структуру слагающих его компонентов. Антропогенные воздействия на биосферу, принявшие глобальный характер (на Земле не осталось ни одного участка суши или моря, где нельзя было бы обнаружить следов деятельности человека), ставят под угрозу возможность поддержания гомеостаза в биосфере.
Эволюция биосферы привела к появлению ноосферы. Термин «ноосфера» был введен в науку Э. Леруа, В.И. Вернадский углубил и развил учение о ноосфере. Он писал: «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней человек становится крупной геологической силой».
Ноосфера («мыслящая оболочка», сфера разума) – высшая стадия развития биосферы. Это сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития.
Ключевые положения ноосферной концепции В.И. Вернадского сводятся к следующему: человечество – великая геологическая сила; эта сила есть разум и воля человека как существа социально организованного; лик планеты изменен настолько глубоко, что оказался затронутым ее биогеохимический метаболизм; человечество эволюционирует в сторону обособления от остальной биосферы. В.И. Вернадский считал, что биосфера должна закономерно перейти в ноосферу, и, познавая законы природы и развивая технику, человек должен придать ей новые черты – черты более высокой организации.
По убеждению В.И. Вернадского, биосфера вступает в новую стадию своего развития – стадию ноосферы. На этой стадии человек разумный выступает как геохимическая сила невиданного масштаба. Особенность этой силы – ее разумность.
Эволюция органического мира на Земле прошла несколько этапов. Первый – связан с возникновением биологического круговорота веществ в биосфере. Второй – сопровождался формированием многоклеточных организмов. Эти два этапа называют биогенезом. Третий этап связан с появлением человеческого общества, под влиянием которого в современных условиях происходит эволюция биосферы и превращение ее в сферу разума – ноосферу.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение биосферы.
2. Структура и границы биосферы.
3. Геосферные оболочки Земли.
4. Характеристика и состав биосферы.
5. Круговорот основных биогенных веществ и элементов.
6. Каковы основные выводы учения В.И. Вернадского о биосфере.
7. Что такое ноосфера?
Задание для практических занятий
Проанализируйте следующую схему: полезные ископаемые – минеральные удобрения – выращивание урожая – корм для животных – домашние животные – человек – отходы.
Этот круговорот биогенов направлен только в одну сторону и не замкнут. Такая система неустойчива, поскольку ресурсы истощаются, а избыточное поступление отходов ведет к загрязнению окружающей среды. Запасы топлива (минерального и ядерного) истощаются, в процессе выработки энергии загрязняется среда; то же можно сказать и о производстве удобрений. Использование солнечной энергии имеет ряд преимуществ: нет загрязнения окружающей среды, этот ресурс вечен и неистощим. Рост продуктивности искусственных экосистем противоречит экологическим законам, согласно которым на конце пищевых цепей (на вершине пирамиды) не должно быть большой биомассы.
Обратная связь в искусственных системах отсутствует. С помощью техники человек эксплуатирует природные ресурсы вплоть до их полного истощения. В результате исчезают отдельные виды и целые экосистемы.
Какими наблюдаемыми вами фактами вы можете это подтвердить?
Можно ли сказать, что в данном случае человек действует подобно виду, не встречающемуся в новой среде естественных врагов? Да или нет? Почему?
Тестовые вопросы для самоконтроля
1. Оболочка Земли, населенная живыми организмами, называется:
А) биосферой;
В) тропосферой;
С) биогеоценозом;
D) экосферой;
Е) биотопом.
2. В состав биосферы входят:
А) только живое вещество;
В) только живое и косное вещество;
С) только живое вещество и биокосные тела;
D) живое, косное вещество и биокосные тела;
Е) живое вещество и биокосные тела.
3. Где происходит граница биосферы в гидросфере?
А) гидросфера включается полностью.
В) на глубине 2 км.
С) на глубине 6 км.
D) по материковой отмели (или шельфу).
Е) ограничивается зоной литорали.
4. К глобальным экологическим проблемам биосферы следует отнести:
А) уничтожение большого лесного массива при строительстве промышленного предприятия;
В) увеличение количества углекислого газа в атмосфере;
С) истощение озонового слоя;
D) загрязнение морского побережья в районе больших городов;
Е) увеличение количества углекислого газа в атмосфере и истощение озонового слоя.
5. В чем заключается энергетическая функция биосферы?
А) В накоплении отдельных элементов (K, Na, Ca);
В) В поглощении и выделении газов;
С) В способности поддержания жизни одних организмов за счет их питания другими;
D) В обмене веществ;
Е) В накоплении органических остатков и продуктов жизнедеятельности.
6. Сфера разума – это:
А) ноосфера;
В) атмосфера;
С) биосфера;
D) гидросфера;
Е) литосфера.
7. Механизм обеспечения постоянства в биосфере:
А) толерантность;
В) сукцессия;
С) симбиоз;
D) гомеостаз;
Е) мониторинг.
8. Нижний слой атмосферы:
А) озоновый слой;
В) тропосфера;
С) ионосфера;
D) мезосфера;
Е) стратосфера.
9. Каменная твердая оболочка Земли:
А) биосфера;
В) гидросфера;
С) техносфера;
D) литосфера;
Е) атмосфера.
10. Как называется процесс синтеза органических соединений из неорганических за счет энергии света:
А) фотопериодизм;
В) сукцессия;
С) климакс;
D) гомеостаз;
Е) фотосинтез.
11. Основоположник биогеохимии, создавший учение о биосфере:
А) Г.Ф. Морозов;
В) Э. Зюсс;
С) В.И. Вернадский;
D) В.Н. Сукачёв;
Е) Э. Геккель.
12. Скорость круговорота воды:
А) 300 лет;
В) 100 лет;
С) 2 млн. лет;
D) 1 млрд. лет;
Е) 2000 лет.
13. В каком слое атмосферы находится озоновая оболочка?
А) Магнитосфера.
В) Мезосфера.
С) Ионосфера.
D) Стратосфера.
Е) Тропосфера.
14. Объем пресной воды в гидросфере:
А) 17 %;
В) 25 %;
С) 0,5 %;
D) 0,3 %;
Е) 3 %.
15. Дайте определение ноосферы по В.И. Вернадскому:
А) сфера разума;
В) газовая оболочка Земли;
С) азотная оболочка;
D) совокупность литосферы и гидросферы;
Е) один из слоев Земли.
16. Воздушная оболочка земли, осуществляющая защитные функции:
А) литосфера;
В) гидросфера;
С) атмосфера;
D) биосфера;
Е) стратосфера.
17. Термин «биосфера» ввел:
А) Зюсс, 1875;
В) Вернадский, 1926;
С) Тенсли, 1935;
D) Геккель, 1866;
Е) Сукачев, 1943.
18. Из каких слоев состоит атмосфера?
А) Стратосфера, тропосфера, ионосфера.
В) Литосфера, педосфера.
С) Педосфера, гидросфера, стратосфера.
D) Гидросфера, ионосфера.
Е) Биосфера, ноосфера.
19. Водные ресурсы планеты состоят из:
А) ледников, атмосферной влажности, рек, подземных вод;
В) подземных родников, морей, океанов, рек, водоемов;
С) поверхностных, подземных, ледников, атмосферной и почвенной влажности;
D) океанов, рек, водоемов, влаги;
Е) влажности земли, поверхностных вод, рек.
20. Важнейшие компоненты биосферы:
А) живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, биокосное вещество;
В) почвы, живое вещество;
С) органические и органоминеральные продукты, биокосное вещество;
D) атмосфера, минеральные горные породы, вода, информация;
Е) растения, животные, микроорганизмы, косное вещество.
Темы для контрольных работ и докладов на СРС
1. Эволюция – история жизни.
2. Учение о ноосфере В.И. Вернадского: за и против.
3. Учение В.И. Вернадского о биосфере.
4. Причины устойчивости биосферы.
5. Живое вещество биосферы.
6. Биосфера и цивилизация.
7. Планетарная роль живого вещества.
8. Гидросфера как среда обитания.
9. Роль биоразнообразия в поддержании стабильности биоценоза.
10. Вода – источник жизни.