Основні положення вчення В. І. Вернадського про біосферу

1. Цілісність біосфери визначається самоузгодженісттю всіх процесів в біосфері, обмежених фізичними константами, рівнем радіації та ін.

2. Земні закони руху атомів, перетворення енергії є відображенням гармонії космосу, забезпечуючи гармонію і організованість біосфери. Сонце як основне джерело енергії біосфери регулює життєві процеси на Землі.

3. Жива речовина біосфери з найдавніших геологічних часів активно трансформує сонячну енергію в енергію хімічних зв'язків складних органічних речовин. При цьому сутність живого постійна, змінюються лише форми існування живої речовини. Сама жива речовина не є випадковим створенням, а є результатом перетворення сонячної світлової енергії в дійсну енергію Землі.

4. Чим дрібніше організми, тим з більшою швидкістю вони розмножуються. Швидкість розмноження залежить від щільності живої речовини. Розтікання життя — результат прояву її геохімічної енергії.

5. Автотрофні організми отримують всі необхідні для життя речовини з навколишньої косної матерії. Для життя гетеротрофів необхідні готові органічні сполуки. Поширення фотосинтезуючих організмів (автотрофів) обмежується можливістю проникнення сонячної енергії.

6. Активна трансформація живою речовиною космічної енергії супроводжується прагненням до максимальної експансії, прагненням до заповнення всього можливого простору. Цей процес В. І. Вернадський назвав «тиском життя».

7. Формами знаходження хімічних елементів є гірські породи, мінерали, магма, розсіяні елементи і жива речовина. У земній корі відбуваються постійні перетворення речовин, кругообіг, рух атомів і молекул.

8. Поширення життя на нашій планеті визначається полем стійкості зелених рослин. Максимальне поле життя обмежується крайніми межами виживання організмів, яке залежить від стійкості хімічних сполук, що становлять живу речовину, до певних умов середовища.

9. Кількість живої речовини в біосфері постійна і відповідає кількості газів в атмосфері, перш за все кисню.

10. Будь-яка система досягає стійкої рівноваги, при якому вільна енергія системи наближається до нуля.

Межі біосфери як глобальної екосистеми (верхня та нижня) визначаються наявністю сприятливих для організмів абіотичних факторів: температури, води, складу газів, елементів мінерального живлення.

Верхню межу біосфери В.І. Вернадський назвав променевою. Тобто верхня межа життя в атмосфері обмежена інтенсивною концентрацією ультрафіолетової радіації, а фізичною межею поширення життя в атмосфері є озоновий екран, який поглинає більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, хоча основна частина живих істот концентрується на висоті 1- 1,5 км. Отже, верхню межу біосфери проводять на висоті приблизно 20-25 км від поверхні Землі - саме там вільний кисень під впливом сонячної радіації перетворюється на озон 03, який утворює екран і відображає згубні для живих організмів космічні випромінювання і частково ультрафіолетове випромінювання. На таких висотах ще спостерігається наявність живих організмів: бактерій, спор грибів, найпростіших. Під час запусків геофізичних ракет у стратосферу на висоті 85 км у пробах повітря було виявлено спори мікроорганізмів у латентному (сплячому) стані через надто несприятливі умови існування.

Нижню межу біосфери називають термічною, оскільки вона зумовлена наявністю високих температур. її проводять на суші у середньому на глибині 3-3,5 км від земної поверхні, тобто там, де температура підземних вод та гірських порід у літосфері перевищує 100 °С. Слід зауважити, що деякі автори наводять дещо інші дані щодо глибини проведення нижньої межі біосфери. У цьому підручнику ми користуємося значеннями В.І. Вернадського. Найбільша глибина, на якій у земній корі знайдені бактерії, становить 4 км. У нафтових родовищах на глибині 2-2,5 км бактерії спостерігаються у досить значних кількостях. Нижня межа на суші пов'язана із зонами "минулої біосфери" - так В.І. Вернадський називав залишки біосфери минулих геологічних епох, що збереглися до наших днів (накопичення осадових порід, вугілля, горючих сланців та ін.). "Минула біосфера" слугує доказом тривалої еволюції біосфери Землі.

У гідросфері нижня межа існування активного життя обмежується дном Світового океану - понад 11 км, де температура становить близько 0 °С (рис. 4.1). Більше поширення живих організмів (за наведені межі) обмежено лімітуючими чинниками: проникненню вгору перешкоджає космічне випромінювання, а проникненню углиб - висока температура земних надр.

У межах біосфери немає абсолютно неживих просторів. Навіть у найсуворіших умовах можна знайти бактерії та інші мікроорганізми. В.І. Вернадський висловлював ідею "повсюдності життя". На його думку, жива речовина здатна "розтікатися" поверхнею планети та з величезною швидкістю захоплювати усі незайняті ділянки біосфери, що формує "тиск життя" на неживу природу. Заселеними є найнеймовірніші місця: термальні джерела, температура у яких сягає 100 °С, вікові сніги Гімалаїв, де на висоті 8300 м існують дев'ять видів бактерій, безводні пустелі та надсолоні озера, де вирують ціанобактерії та один із видів креветок. На поверхні Землі у наш час повністю відсутнє життя лише на території значних зледенінь та у кратерах діючих вулканів.

Жива речовина біосфери

"На земній поверхні немає хімічної сили, могущественней по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому ".

Що принципово відрізняє нашу планету від будь-якої іншої планети Сонячної системи? Наявність житті. "Якби на Землі не було життя, обличчя її було б точно також незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил ".

Жива речовина біосфери є сукупність усіх її живих організмів. Як учений В.І. Вернадський розуміє, що об'єкт його досліджень вимагає деяких характеристик, а тому наголошує: "Я буду називати сукупність організмів, зведених до маси, хімічного складу і енергії, живою речовиною ". Жива речовина в його розумінні - це форма активної матерії, і її енергія тим більше, чим більше маса живої речовини. Поняття "жива речовина" ввів в науку В.І. Вернадський і розумів над ним сукупність усіх живих організмів планети.

Які ж властивості живої речовини?

Жива речовина біосфери характеризується величезною вільною енергією, яку можна було б порівняти хіба що з вогненним потоком лави, але енергія лави не довгострокового.

У живій речовині, завдяки присутності ферментів, хімічні реакції відбуваються в тисячі, а іноді і в мільйони разів швидше, ніж у неживій. Для життєвих процесів характерне те, що одержані організмом речовини і енергія переробляються і віддаються в значно більших кількостях. Наприклад, маса комах, яких з'їдає синиця за день, дорівнює її власній масі, а деякі гусениці вживають і переробляють за добу в 200 разів більше їжі, ніж важать самі.

Індивідуальні хімічні елементи (білки, ферменти, а іноді і окремі мінеральні сполуки синтезуються лише в живих організмах).

Жива речовина прагне заповнити собою весь можливий простір. В.І. Вернадський називає дві специфічні форми руху живої речовини:

а) пасивну, яка здійснюється розмноженням, і властива як тваринам, так і рослинним організмам;

б) активну, яка здійснюється за рахунок направленого руху організмів (меншою мірою характеру для рослин).

Жива речовина проявляє значно більшу морфологічну і хімічне різноманітність, ніж неживе. У природі відомо понад 2 млн. органічних сполук, що входять до складу живої речовини, тоді коли кількість мінералів неживої речовини становить близько 2 тис., тобто на три порядки нижче.

Жива речовина представлено дисперсними тілами - індивідуальними організмами, кожний з яких має свій власний генезис, свій генетичний склад. розміри індивідуальних організмів коливається від 2 нм у найменших до 100 м (діапазон понад 109). Найбільшими з рослин вважаються секвої, а з тварин - кити. На думку Вернадського, мінімальні і максимальні розміри організмів визначаються граничними можливостями їх газового обміну з середовищем.

Будучи дисперсним, жива речовина ніколи не трапляється на Землі в морфологічно чистій формі, наприклад у вигляді популяційного виду. Вона може існувати тільки у вигляді біоценозу: "... навіть простенький біоценоз якогось сухого соснячка на пісочку є угруповання, яке складається приблизно з тисячі видів живих організмів ".

Принцип Реді (флорентійський академік, лікар і натураліст, 1626-1697: "Все живе з живого" - є відмінною рисою живої речовини, яке існує на Землі у формі безперервного чергування поколінь і характеризується генетичної зв'язком з живою речовиною всіх минулих геологічних епох. Неживі абіогенні речовини, як відомо, надходять в біосферу з космосу, ним же виносяться порціями з оболонки земної кулі. Вони можуть бути аналогічними по складу, але генетичної зв'язку в загальному випадку у них немає. "Принцип Реді... не вказує на неможливість абіогенез поза біосфери або при встановленні наявності в біосфері (тепер або раніше) фізико-хімічних явищ, не прийнятих при науковому визначенні цієї форми організованості земної оболонки ".

Жива речовина в особі конкретних організмів, на відміну від неживого, здійснює протягом свого історичного життя грандіозну роботу. По суті, тільки біогенні речовини метабіосфери - це інтеграл маси живої речовини, тоді як маса неживої речовини земного походження є величиною постійною в геологічній історії: 1 г архейського граніту і сьогодні залишається 1 г тієї ж речовини, а та ж маса живої речовини, тобто 1 г, протягом мільярдів років існувала за рахунок зміни поколінь і весь цей час виконувала геологічну роботу.

Функції живої речовини

Які ж функції живої речовини в біосфері?

В.І. Вернадський називає такі: а) газова; б) киснева; в) описова; г) кальціонная; д) відновна; е) концентраційна; ж) руйнування органічних речовин; з) відновного розпаду; та) метаболізму і дихання організмів.

Дата добавления: 2015-08-21