Какие свойства биосферы вернадский называл главными

1. Когда возникла биосфера?

Биосфера возникла и сформировалась 1 — 2 млрд. лет назад.

2. Из каких основных компонентов состоит биосфера?

Биосфера включает в себя:

— живое вещество, образованное совокупностью организмов

— биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др. )

— косное вещество, которое формируется без участия живых организмов

— биоскостное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы)

— вещество в стадии радиоактивного распада

— рассеянные атомы

— вещество космического происхождения.

3. Какие свойства биосферы В.И. Вернадский называл главными?

В. И. Вернадский подчеркивает два важнейших, с геологической точки зрения, положения: во — первых, планетный, геологически закономерный характер жизни, и, во — вторых, теснейшую связь всех геологических процессов в биосфере с деятельностью живого вещества.

4. Какими свойствами обладает живое вещество?

Живому существу присущи такие процессы жизнедеятельности как: питание, размножение, дыхание, развитие роста, выделение.

5. В чём отличие теорий биогенеза от теорий абиогенеза?

Теория биогенеза – живое может возникнуть только от живого. Теория абиогенеза – живое может возникнуть из неживого.

6. Как возникло живое вещество на нашей планете?

В ходе химической эволюции возникли коацерваты, от них произошли первые бактерии. Так и зародилось живое вещество.

7. Почему биосферу называют экосистемой?

Экосистема – это биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Биосфера – это экосистема самого крупного масштаба. Биогеоценоз – это тоже экосистема, которая выделяется на однородном участке суши.

8. Какую функцию выполняет биологический круговорот веществ биосферы?

Чтобы биосфера не переставала существовать и чтобы не прекращалось ее развитие, на Земле постоянно должен осуществляться круговорот биологически важных веществ. Это значит, что после использования они должны снова переходить в форму, пригодную для усвоения другими организмами. Этот переход биологически важных элементов от звена к звену, который осуществляется в масштабах всей планеты при определенных затратах энергии, источником которой является Солнце, называется геологическим, или большим, круговоротом.

9. Какие механизмы обеспечивают устойчивость биосферы?

Устойчивость биосферы определяется: — разнообразием живого вещества, взаимозаменяемостью составляющих ее экосистем, дублированием звеньев биохимических циклов.

10. Какую роль играет биосферный уровень в развитии живой материи?

На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, например определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанные с деятельностью человека.

11. Назовите причину, по которой В.И. Вернадский назвал современную биосферу ноосферой.

Появление в биосфере рода Homo (человека) есть начало новой эры в истории планеты – ноосферы.

12. Какие группы экологических факторов действуют в биосфере? Из перечня условий исключите ошибочное

Условия, обеспечившие возникновение живого на нашей планете: сероводород, свободный кислород, электрические разряды, углерод, аммиак, вода, кремний.

Ошибочное утверждение – электрические разряды.

Источник

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:

живое вещество;
кислород;
углекислый газ;
вода в жидком состоянии.

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:

живое вещество – данный элемент состоит из огромной биохимической энергии, которая создается в результате непрерывного рождения и умирания живых организмов;
биокосное вещество – создается и перерабатывается благодаря живым организмам. К данным элементам относится почва, горючие ископаемые и др.;
косное вещество – относится к неживой природе;
биогенное вещество – совокупность живых организмов, например, лес, поле, планктон. В результате их гибели образуются биогенные породы;
радиоактивное вещество;
космическое вещество – элементы космической пыли и метеориты;
рассеянные атомы.

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:

биосфера является организованной системой;
живые организмы являются доминирующим фактором на планете, и они сформировали современное состояние нашей планеты;
на земную жизнь оказывает влияние космическая энергия

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

Понятие биосферы и ее сущность

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности, а также совокупность её свойств как планеты, где создаются условия для развития биологических систем; глобальная экосистема Земли.

Биосфера отличается от других оболочек планеты тем, что не имеет конкретного ограничения. К примеру, возникновение других непрерывных слоев можно охарактеризовать следующим образом:

Литосфера в виде земной и океанической коры идет вначале.
Затем наблюдается гидросфера со всеми водными объектами.
Далее следует атмосфера, которая является воздушной оболочкой и переходит в космос.

Биосферу сложно представить в виде конкретного слоя из-за равномерного глобального распределения живых организмов по всей поверхности планеты в среде обитания, охватывающей все три стихии. Сущность биосферы можно понять по исследованиям самых древних фактов из истории Земли, однако данная оболочка является наиболее молодой из всех. Зарождение и поддержание жизни на Земле отмечено относительно недавно, около 3,8 миллиардов лет назад, что является несущественным сроком в масштабе возраста и динамического развития всей планеты. Имеется два определения биосферы:

Биосфера в виде совокупности всей органики на планете. Данная формулировка является основой современного определения оболочки.
Согласно В.И. Вернадскому, биосфера является целостностью, неразрывным единством и взаимодействием живой и неживой природы в их широком смысле.

Примечание

Основной характеристикой биосферы является органическая составляющая. В этом заключается ее отличие от строения других оболочек планеты.

Происхождение термина

Концепция живой оболочки была сформирована в XIX столетии. Краткая характеристика биосферы была дана Жан Батистом Ламарком. В это время еще не появился официальный термин.

Впервые понятие биосферы было введено в 1875 году австрийским палеонтологом и геологом Эдуардом Зюссом. Данное определение используют и в современной науке.

Большое значение в исследовании живой оболочки имеют научные труды советского философа и биогеохимика В.И. Вернадского. Ученый известен, как создатель целостного учения о биосфере, в которой роль мощнейшей силы, непрерывно преобразовывающей планету, играли живые организмы.

Какие функции выполняет

Ключевые функции биосферы:

Энергетическая. Данный функционал возложен на растения, которые существуют, благодаря фотосинтезу. Перерабатывая энергию солнца, растительные организмы распределяют ее между другими элементами биосферы, либо накапливают ее в отмершей органике. Таким образом, образуются залежи горючих полезных ископаемых в виде угля, торфа, нефти.
Газовая. Живые организмы являются участниками непрерывного газового обмена.
Концентрационная. Определенные формы жизни способны выборочно создавать запасы биогенных элементов из внешней среды. В дальнейшем они могут использоваться, как источник этих веществ.
Деструктивная. Окружающая среда постоянно подвергается воздействию живых организмов. Ее поверхность разлагается и перерабатывается. Таким образом, происходит формирование косного и биокосного вещества.
Средообразующая. Биосфера стабилизирует баланс между благоприятными и неблагоприятными условиями среды, благодаря которым поддерживается полноценная жизнедеятельность организмов.

Свойства биосферы по Вернадскому

По определению академика Вернадского, вся совокупность живых организмов нашей планеты представляет собой живое вещество. Ее основные характеристики:

суммарная биомасса;
химический состав;
энергия.

Живое вещество обладает энергией, то есть способно размножаться и распространяться. От наличия вещества и энергии зависят реакции жизнедеятельности живых организмов. Исходя из этого, главное свойство биосферы заключается в постоянном обмене, в котором участвуют организмы и окружающая среда. Она является источником всех необходимых веществ для организмов. Окружающая среда пополняется продуктами обмена веществ. Данные процессы определяют функционирование биосферы в виде целостной системы.

Примечание

Процесс деятельности продуцентов сопровождается накоплением солнечной световой энергии, которая затем трансформируется в энергию химических связей. Суммарная биомасса биосферы в целом определяется именно суммарной первичной продукцией автотрофов.

Свойства биосферы определяют специфику это достаточно сложной системы. Основными из них являются:

Централизованность. Живые организмы — это центральное звено биосферы, что всесторонне подтверждено В.И. Вернадским. Несмотря на то, что недопустимо применять понятие антропоцентризма в исследовании живого вещества, многие современные ученые считают центром биосферы один вид — человека.
Открытость. От наличия энергии, включая солнечную радиацию, зависит существование биосферы.
Саморегулируемость и организованность. Биосфера обладает рядом механизмов, которые обеспечивают ее способность противодействовать возникающим возмущениям, стабилизировать первоначальное состояние или способность к гомеостазу.
Разнообразие заключается в наличии разных сред жизни, которые составляют биосферу, включая водную, почвенную, наземно-воздушную и другие среды, разнообразных природных зон, геохимических областей и большого количества элементарных экосистем, которым присуще видовое разнообразие. Предположительно, в наше время на планете Земля обитают свыше 10 миллионов видов животного мира и более 1 миллиона видов царства растений и грибов. Разнообразие является условием устойчивости какой-либо экосистемы, а также биосферы в целом.
Механизмы, которые обеспечивают круговорот веществ и зависимую от него неисчерпаемость каких-либо химических элементов и их соединений.

В процессе эволюции биосферы наблюдается усложнение структуры биологических сообществ, увеличивается видовое разнообразие, совершенствуются механизмы приспособляемости живых организмов. Вместе с эволюцией повышается эффективность преобразовании энергии и вещества биологическими системами в виде:

организмов;
популяций;
сообществ.

Вершина эволюции живого вещества на планете — человек. Он относится к биологическому виду, который с помощью множества эволюционных трансформаций приобрел сознание, являющееся совершенной формой отражения окружающей среды, и способность к изготовлению и применению в процессе жизнедеятельности орудий труда. Благодаря орудиям труда, человечество обустроило среду искусственного происхождения для жизни в виде поселений, жилищ, одежды, продуктов питания, машин и многого другого. С этого момента эволюция биосферы перешла на новый уровень, на котором мощная движущая сила определяется человеческим фактором.

Границы биосферы

Это один из ключевых компонентов общей характеристики биосферы. В ее границах обитают живые организмы. Некоторые из них обладают особыми способностями к выживанию и могут существовать в самых критических условиях.

Верхнюю границу биосферы определяет атмосфера, точнее, озоновый слой планеты Земля, что примерно равно 15-20 километров. Мощность защитного экрана планеты повышается с приближением к экватору. Выше, чем озоновый слой, жизнь прекращается из-за ультрафиолетового излучения, при котором жизнедеятельность клеток организмов невозможна. Кроме того, на большой высоте концентрация кислорода становится меньше, что является губительным для живых организмов.

Нижняя граница представляет собой литосферу с максимально возможной глубиной, не превышающей 3,5–7,5 километров. При критическом повышении температуры можно наблюдать денатурацию белковых структур. Однако живые организмы в большей степени обитают на глубине в несколько метров в виде:

корневой системы растений;
грибков;
микроорганизмов;
насекомых;
животных, обитающих в норах.

Примечание

Границы в гидросфере определяются местами обитания живых организмов, которые населяют абсолютно любые части океана, включая поверхность воды, где можно встретить планктон и водоросли, а также дно глубоководных впадин. Например, по результатам исследований было установлено, что живые организмы существуют в Марианской впадине на глубине 11 километров.

Принципы устройства биосферы

Структура биосферы относится к ее основным характеристикам. Согласно Вернадскому, существует несколько типов веществ, слагающих живую оболочку. Они могут обладать как органическим, так и неорганическим происхождением.

К живому веществу относят все, что характеризуется клеточной структурой. Доля или масса живого вещества не отличается большими показателями и равна всего лишь одной миллионной части от всей оболочки. Живое вещество биосферы является наиболее важной частью планеты Земля. Так звучит основная характеристика живого вещества. Облик и структура поверхности планеты изменяется под воздействием живых организмов.
Биогенным веществом называют структуры, созданные и переработанные живыми организмами. В течение миллионов лет с помощью систем органов живых существ были переработаны вся масса мирового океана, огромный объем газов, которые составляют атмосферу, большинство минеральных веществ. Результатом таких процессов является образование полезных ископаемых органического происхождения, к примеру, нефти, карбонатных пород и угля.
Косное вещество является продуктами неживой природы, образованными без вовлечения в процесс живых организмов непосредственно. К данному веществу относят разные виды горных пород, минералов, неорганическую компоненту грунта.
Биокосным веществом называют результаты постоянного воздействия живых организмов на планету. Данные вещества представляют собой продукты распада и разрушения косных структур. В данную группу включены почвы, кора выветривания, осадочные породы органического происхождения.

Примечание

Структура биосферы также состоит из веществ, находящихся в процессе радиоактивного распада. К отдельной группе относят атомы, непрерывно создаваемые при ионизации, которая происходит из-за космического излучения. Недавно структура биосферы пополнилась веществами, имеющими внеземное или космическое происхождение.

Ключевыми принципами естественного устройства биосферы являются:

Для биосферы характерно использование внешних источников энергии таких, как свет солнца и энергия радиоактивного повышения температуры недр Земли. Благодаря постоянному притоку, использованию и распределению определенного объема энергии в форме тепла, сформирован эволюционно сложившийся тепловой баланс в биосфере.
Использование вещества в живой оболочке планеты происходит путем круговоротов. В процессе эволюции сформировались биогеохимические циклы элементов, которые исключают накопление вредных отходов. Предпочтительно в биосфере применятся элементы легкого или биогенного типа.
Существование огромного разнообразия видов и биологических сообществ. Равновесие между отдельными видами устанавливается, благодаря конкуренции и хищническим отношениям. Таким образом, биосфера приобретает защиту от внутренних факторов, связанных с чрезмерной численностью доминирующих видов.

Примечание

Следует отметить, что с увеличением масштаба хозяйственной деятельности, которой занимается человек, происходит дестабилизация энергетического баланса и нарушается круговорот веществ, которые являются ключевыми принципами естественного устройства биосферы. Способы, с помощью которых обеспечивается необходимая энергия для человека и биосферы значительно отличаются. К примеру, растительные организмы трансформируют солнечную энергию в живом веществе с помощью преобразования ее из рассеянной формы в концентрированную, осуществляют синтез органического вещества. Человек сжигает органические вещества для перевода сосредоточенной в нем энергии из концентрированного вида в рассеянный, что является причиной загрязнения окружающей среды.

Живое вещество как системообразующий фактор биосферы

Охарактеризовать биосферу можно с точки зрения эволюции. Таким образом, биосфера представляет собой единственную оболочку, непрерывно развивающуюся и совершенствующуюся. Это объясняется постоянным процессом эволюции живого вещества. Часть живой оболочки неорганического состава не обладает возможностями для развития.

Функционал живого вещества:

Газовая функция определяется способностью живых организмов изменять газовый состав атмосферы, Мирового океана и почвы. Кислород поглощается аэробными организмами в процессе дыхания, в результате выделяется углекислый газ. Фотосинтез растений и некоторых бактерий заключается в поглощении углекислого газа и выработке кислорода.
Окислительно-восстановительная функция биосферы связана с окислительно-восстановительными реакциями, которые происходят в почве, воде и воздухе. Данные процессы являются следствием жизнедеятельности живых организмов.
Концентрационная функция состоит в том, что при поглощении живыми организмами определенных веществ из окружающей среды происходит их постепенное накопление. К примеру, фораминиферы, моллюски, десятиногие раки запасают в своих организмах компоненты кальция и фосфора, бурые водоросли — йода.

В.И. Вернадский обосновал новое содержание представлений о биосфере, что является огромной заслугой ученого. Он дал собственное определение понятию «живое вещество».

Живое вещество представляет собой совокупность организмов, сведенных к их весу, химическому составу и энергии.

Концентрация живого вещества, исходя из показателей массы, невелика. Если представить, что живое вещество равномерно распределено по всей поверхности, то толщина слоя окажется равной всего двум сантиметрам. Несмотря на этот факт, В.И. Вернадский утверждал, что именно живое вещество выполняет ключевые функции, которые формируют земную кору.

Специфические свойства живого вещества:

Огромная свободная энергия.
Скорость протекания химических реакций в живом веществе превышает в тысячи раз аналогичные показатели, характерные для неживого вещества. Исходя из этого, чтобы охарактеризовать изменения в живом веществе, применяют термин исторического, а в косном веществе — геологического времени.
Живые вещества включают в состав химические соединения в виде ферментов, белков и других компонентов, которые сохраняют устойчивость только в условиях живого организма.
Пассивное произвольное движение живого вещества объясняется ростом и размножением, а активное — происходит в форме направленного перемещения организмов. В первом случае это свойство является характеристикой всех живых организмов, а во втором — такое поведение присуще животным и, в редких случаях, растениям.
Богатое химическое и морфологическое разнообразие по сравнению с неживым веществом.
Живое вещество в биосфере планеты представлено дисперсными телами или индивидуальными организмами. В размерах и массе живых организмов наблюдаются значительные колебания, которые соответствуют диапазону 109.
Живое вещество может образоваться исключительно из живого и существовать на планете в виде постоянного чередования поколений.

Примечание

Заметно неравномерное распределение живых организмов в биосфере. К примеру, шансы встретить их на больших высотах, в глубинах гидросферы и литосферы достаточно малы. Жизнь сконцентрирована в основном на поверхности земли, включая почву и поверхностный уровень Мирового океана.

Согласно утверждениям В.И. Вернадского, существует две формы концентрации живого вещества:

жизненные пленки, характеризующиеся огромными площадями;
сгущения жизни в виде небольших площадей таких, как пруд.

Остальную часть биосферы называют зоной разряжения живого вещества.

В рамках океана выделяют несколько типов жизненных пленок:

планктонная соответствует границе атмосферы и гидросферы;
донная, которая расположена на границе гидросферы и литосферы.

В зависимости от типа классифицируют следующие сгущения жизни в океане:

прибрежные;
саргассовые;
рифовые.

Разнообразие форм концентрации жизни также присутствует на суше. Верхней пленкой жизни на суше является наземная, которая соответствует границе между атмосферой и литосферой. Ниже этого уровня можно наблюдать почвенную пленку жизни в виде сложной системы, которую населяют бактерии, простейшие и другие представители живых организмов.

Формы сгущения на суше следующие:

береговые;
пойменные;
тропические.

Примечание

Важной закономерностью является соотношение видового состава живых организмов на планете. Представители царства растений составляют 21% от общего видового разнообразия, что соответствует 99% общей биомассы. В животном мире 96% видов относятся к беспозвоночным и лишь 4% — к позвоночным, из которых 10% — являются млекопитающими. Таким образом, наблюдается существенное преобладание в количественном отношении организмов, которые соответствуют относительно низкому уровню эволюционного развития.

Если сравнить массу живого вещества с массой неживого вещества, то в первом случае показатели будут наименьшими и составят примерно 0,01% — 0,02% от косного вещества биосферы. Однако роль живого вещества является первостепенной для геохимических процессов. Каждый год жизнедеятельность растений и животных способствует воспроизведению около 10% биомассы. Главной функцией биосферы является обеспечение круговорота химических элементов, который заключается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

Источник