Курсовая работа: Вплив живих організмів на географічну оболонку
1.2 Вчення Вернадського про біосферу
Одним з видатних натуралістів, що присвятив себе вивченню процесів, що протікають у біосфері, був академік В. І. Вернадський. Він став основоположником наукового напрямку, названого ним біогеохімією, яка лягла в основу сучасного вчення про біосферу.
До появи робіт В. І. Вернадського роль живих організмів на Землі представлялася вченим дуже скромною. Дійсно, здавалося б, яке може бути порівняння наслідків їхньої життєдіяльності з міццю внутрішніх сил планети, що здіймають найвищі гори, розділяючи океанські безодні, що переміщають цілі континенти.
В. І. Вернадський довів, що, який би слабкий не був кожен організм окремо, всі вони, разом узяті, протягом тривалого відрізка часу виступають як потужний геологічний фактор, що грає істотну роль у житті нашої планети. Геологічна діяльність живих організмів проявляється як наслідок наступних їхніх особливостей: вони найтіснішим образом пов'язані з навколишнім середовищем і взаємодіють із ним в процесі обміну речовиною й енергією; обмін речовин організмів із середовищем здійснюється в процесі біологічного кругообігу; сумарний ефект результатів діяльності організмів проявляється протягом дуже тривалих (у сотні мільйонів років) відрізків часу. Таким чином, пріоритет у розробці теоретичних основ навчання про біосферу належить вітчизняним ученим.
За визначеннями учених, вік Землі дорівнює приблизно 5 млрд. років. Найбільш древні сліди живих організмів знайдені в Південній Африці (Східний Трансвааль), у товщі гірських порід, вік яких дорівнює 3,2 млрд. років. Ці організми нагадували сучасних ниткоподібних бактерій. Учені навіть дали їм назва - еобактеріум ізолятум. Таким чином, можна вважати, що біосфера Землі виникла біля трьох мільярдів років тому.
Наземні організми з'явилися близько 400 млн. років тому. Це були перші примітивні рослини. З появою на суші живих організмів і виникненням рослин починається найважливіший етап в історії розвитку біосфери. Із цього періоду почалося їхнє швидке поширення по планеті, і в цей час Землю населяє величезна кількість різноманітних рослинних і тваринних організмів.
В XIX столітті в Росії поступово складалося уявлення про єдність людини й природи, про ті проблеми, з якими неминуче зіштовхнеться людство при неприборканому прагненні цілком підкорити собі природу. Взагалі ідея цільного знання, заснованого на органічній повноті життя, належить російської філософії. Вона лягла в основу напрямку громадського життя, що одержало назву "російський космізм". Саме тоді в науковому середовищі заблищали імена психолога й фізіолога І. М. Сєченова, хіміка Д. І. Менделєєва, ґрунтознавця В. В. Докучаєва, основоположника космонавтики К. Е. Ціолковського. До плеяди цих видатних учених належить і В. І. Вернадський.
В 1926 році Вернадський опублікував у Санкт-Петербурзі книгу за назвою "Біосфера", що ознаменувала народження нової науки про природу, про взаємозв'язок з нею людини. У цій роботі біосфера вперше показана як єдина динамічна система, населена й керована життям, живою речовиною планети. "Біосфера - організована, певна оболонка земної кори, сполучена з життям". У роботах по біосфері вчений показав, що взаємодія живої речовини з речовиною косною є частина великого механізму земної кори, завдяки якому відбуваються різноманітні геохімічні й біогенні процеси, міграції атомів, здійснюється їхня участь у геологічних і біологічних циклах.
В. І. Вернадський уперше показав, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети цілком перебуває під впливом життя й визначається живими організмами, з діяльністю яких пов'язаний великий планетарний процес – міграція хімічних елементів у біосфері. Еволюція видів, відзначав учений, що приводить до створення форм життя, стійка в біосфер і повинна йти в напрямку збільшення біогенної міграції атомів.
Біосфера являє собою надскладну планетарну оболонку життя, населену організмами, що становлять у сукупності живу речовину. Це найбільша (глобальна) екосистема Землі - область системної взаємодії живої й косної речовини на планеті.
Сукупна діяльність живих організмів у біосфері проявляється як геохімічний фактор планетарного масштабу.
Біосфера по вертикалі розділяється на дві чітко відособлені області: верхню, освітлену світлом, - фотобіосферу (у якій відбувається фотосинтез), і нижню, "темну", - меланобіосферу (у якій фотосинтез неможливий). На суші границя між ними проходить по поверхні Землі.
Біосфера охоплює нижню частину атмосфери до висоти озонового екрана (20-25 км), верхню частину літосфери (кора вивітрювання) і всю гідросферу до глибинних шарів океану. В. І. Вернадський відзначав, що "межі біосфери обумовлені, насамперед, полем існування життя". На розвиток життя, а, отже, і на границі біосфери впливають багато факторів і насамперед наявність кисню, вуглекислого газу, води в рідкій фазі. Обмежують область поширення життя й занадто високі або низькі температури. Елементи мінерального харчування також впливають на розвиток життя. До обмежуючого фактора можна віднести й над солоне середовище (перевищення концентрації солей у морській воді приблизно в 10 разів). Позбавлені життя підземні води з концентрацією солей понад 270 г/л.
У планетарній біосфері виділяють континентальну й океанічну біосфери, які відрізняються геологічними, географічними, біологічними, фізичними й іншими умовами. Нижня межа поширення живого обмежується дном океану (глибина близько 11 км) або ізотермою в 100C0 у літосфері (за даними надглибокого буріння на Кольському півострові ця цифра становить близько 6 км). Фактично життя в літосфері простежується до глибини 3-4 км. Таким чином, вертикальна потужність океанічної біосфери становить 17 км, сухопутної до 12 км. Нагору, в атмосферу, біосфера простирається не вище озонового екрана, що становить 22-24 км. Отже, межа протяжності біосфери на Землі виражається цифрою 33-35км, хоча теоретично вона може бути більш ширшою.
На основі робіт В. І. Вернадського й інших дослідників, які зробили великий внесок у вивчення біосфери планети, пропонується розрізняти три основні її форми:
· форми біологічної систематики, що включають популяції, види, роди, сімейства й ін., прийняті в ботаніці й зоології;
· біогеографічні форми - території, що характеризують географічне поширення й розподіл рослин і тварин, специфіку флори й фауни. Це біогеографічні зони, області й т. д. Окремо виділяються ботаніко-географічні й зоогеографічні території, що дають уявлення про склад і характер флори й фауни;
· екологічні форми, відомі за назвою екосистем (біогеоценозів), екотопів, біотопів й ін. Нагадаємо, що біотоп - це ділянка з однорідними екологічними умовами, зайнятий певними біоценозами, екотоп - це місце перебування співтовариства. На відміну від біотопу, поняття "екотоп" включає зовнішні стосовно співтовариства фактори середовища. Це сукупність абіотичних умов неорганічного середовища даної ділянки, що представляє собою місцеперебування конкретного співтовариства. Екологічні форми визначають специфіку вивчення біосфери в екологічних аспектах.
Речовинний склад біосфери також різноманітний. В. І. Вернадський включає в нього сім глибоко різнорідних, але геологічно не випадкових частин:
- жива речовина;
- біогенна речовина - народжуване й перетворене живими організмами (горючі копалини, вапняки й т.д.);
- косна речовина, утворена без участі живих організмів (тверде, рідке й газоподібне);
- біокосна речовина – косна речовина, перетворена живими організмами (вода, ґрунт, кора вивітрювання, мули);
- речовина радіоактивного розпаду (елементи й ізотопи уранового, торієвого й актиноуранового ряду);
- розсіяні атоми земної речовини й космічних випромінювань;
- речовина космічного походження у формі метеоритів, космічного пилу й ін.
У будові й морфології біосфери винятково важливе значення для розвитку живої речовини мають наступні її елементи (зверху вниз):
- шар живої речовини, так звана "плівка життя";
- педосфера, або ґрунтовий покрив;