Билет. Учение о биосфере по В. И. Вернадскому

В XIX в. в России постепенно складывалось представление о единстве человека и природы, о тех проблемах, с которыми неизбежно столкнется человечество при необузданном стрем­лении всецело подчинить себе природу. Вообще, идея цельно­го знания, основанного на органической полноте жизни, при­надлежит русской философии. Она легла в основу направле­ния общественной жизни, получившего название «русский космизм». Именно тогда в научной среде засверкали имена психолога и физиолога И.М.Сеченова, химика Д.И.Менделее­ва, почвоведа В.В.Докучаева, основоположника космонавтики К.Э.Циолковского. К плеяде этих выдающихся ученых при­надлежит и В.И.Вернадский.

Основа концепции биосферы - представление о живом ве­ществе. Более 90 % всего живого вещества приходится на на­земную растительность (98 % биомассы суши). Живое вещест­во - наиболее мощный геохимический и энергетический фак­тор, ведущая сила планетарного развития. Основной источник • биохимической активности организмов - это солнечная энер­гия, используемая в процессе фотосинтеза зелеными растени­ями и некоторыми микроорганизмами для создания органи­ческого вещества, которое, в свою очередь, обеспечивает пи­щей и энергией остальные организмы. Фотосинтез привел к накоплению в атмосфере свободного кислорода, образованию озонового слоя, защищающего от ультрафиолетового и жест­кого космического излучения. Он поддерживает современный газовый состав атмосферы. Жизнь на Земле всегда существо­вала в форме сложно организованных комплексов разнообраз­ных организмов (биоценозов). Вместе с тем живые организмы и среда их обитания образуют целостные системы - биогеоце­нозы. Питание, дыхание и размножение организмов и связан­ные с ними процессы создания, накопления и распада органи­ческого вещества обеспечивают постоянный круговорот веще­ства и энергии. С этим круговоротом связана миграция атомов химических элементов через живое вещество. Так, весь атмо­сферный кислород оборачивается через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ за 300 лет. Состав самих организмов характеризуется большим разнообразием органических и вообще химических соединений. Благодаря живому веществу на планете образовались почвы и органическое минеральное топливо (торф, уголь, возможно, нефть).

В.И. Вернадский впервые показал, что химическое состоя­ние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с дея­тельностью которых связан великий планетарный процесс -миграция химических элементов в биосфере. Эволюция ви­дов, отмечал ученый, приводящая к созданию форм жизни, устойчива в биосфере и должна идти в направлении увеличе­ния биогенной миграции атомов.

Биосфера представляет собой сложнейшую планетарную оболочку жизни, населенную организмами, составляющими в совокупности живое вещество. Это самая крупная (глобаль­ная) экосистема Земли - область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Совокупная деятель­ность живых организмов в биосфере проявляется как геохи­мический фактор планетарного масштаба.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (ко­ра выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев оке­ана. В.И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обус­ловлены прежде всего полем существования жизни». На раз­витие жизни, а следовательно, и на границы биосферы оказы­вают влияние многие факторы и прежде всего наличие кисло­рода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни и слишком высокие или низ­кие температуры. Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. К ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концен­трации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л.

В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологически­ми, географическими, экологическими, биологическими, фи­зическими и другими условиями. Нижний предел распростра­нения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100 °С в литосфере (по данным сверх­глубокого бурения на Кольском полуострове, эта цифра сос­тавляет около 6 км). Фактически, жизнь в литосфере просле­живается до глубины 3-4 км. Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 11 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Сле­довательно, предел протяженности биосферы выражается цифрой 39-40 км.

На основе работ В.И. Вернадского и других исследовате­лей, внесших большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагается различать три основные ее формы.

1. Формы биологической систематики, включающие попу ляции, виды, роды, семейства и т.д., принятые в ботанике и зоо логии.

2. Биогеографические формы - территории, характеризу­ ющие географическое распространение и распределение рас­тений и животных, специфику флоры и фауны. Это биогео­графические зоны, области и т.д. Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление о составе и характере флоры и фауны.

3. Экологические формы, известные под названиями эко­ систем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др.