Біосфера

Біосфера — оболонка Землі, заселена живими організмами, що під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності, і навіть сукупність її як планети, де створюються умови у розвиток біологічних систем; Світова екосистема Землі.

Біосфера відрізняється від інших оболонок планети тим, що немає конкретного обмеження. Наприклад, виникнення інших безперервних верств можна охарактеризувати так:

1. Літосфера у вигляді земної та океанічної кори йде спочатку.
2. Потім спостерігається гідросфера зі всіма водними об'єктами.
3. Далі слідує атмосфераяка є повітряною оболонкою і переходить у космос.

Біосферу складно уявити у вигляді конкретного шару через рівномірного глобального розподілу живих організмів по всій поверхні планети в середовищі, що охоплює всі три стихії. Сутність біосфери можна зрозуміти з досліджень найдавніших фактів з історії Землі, проте дана оболонка є наймолодшою ​​з усіх. Зародження та підтримання життя на Землі відзначено відносно нещодавно, близько 3,8 мільярда років тому, що є несуттєвим терміном у масштабі віку та динамічного розвитку всієї планети. Є два визначення біосфери:

Обережно! Якщо викладач виявить плагіат у роботі, не уникнути великих проблем (аж до відрахування). Якщо немає можливості написати самому, замовте тут.

1. Біосфера у вигляді сукупності всієї органіки планети. Це формулювання є основою сучасного визначення оболонки.
2. Відповідно до В.І.Вернадському, біосфера є цілісністю, нерозривною єдністю та взаємодією живої та неживої природи в їх широкому сенсі.

Основною характеристикою біосфери є органічна складова. У цьому полягає її на відміну від будови інших оболонок планети.

Походження терміна

Концепція живої оболонки було сформовано ХІХ столітті. Коротку характеристику біосфери було дано Жан Батистом Ламарком. У цей час не з'явився офіційний термін.

Вперше поняття біосфери було введено у 1875 році австрійським палеонтологом та геологом Едуардом Зюссом. Це визначення використовують і в сучасній науці.

Велике значення у дослідженні живої оболонки мають наукові праці радянського філософа та біогеохіміка. В.І. Вернадського. Вчений відомий, як творець цілісного вчення про біосферу, в якій роль найпотужнішої сили, яка безперервно перетворює планету, грали живі організми.

Які функції виконує

Ключові функції біосфери:

1. Енергетична. Цей функціонал покладено на рослини, які існують завдяки фотосинтезу. Переробляючи енергію сонця, рослинні організми розподіляють її між іншими елементами біосфери, або накопичують її у відмерлій органіці. Таким чином, утворюються поклади горючих з корисними копалинами як вугілля, торфу, нафти.
2. Газова. Живі організми є учасниками безперервного газового обміну.
3. Концентраційна. Певні форми життя здатні вибірково створювати запаси біогенних елементів із довкілля. Надалі вони можуть використовуватися як джерело цих речовин.
4. Деструктивна. Навколишнє середовище постійно піддається впливу живих організмів.Її поверхня розкладається та переробляється. Таким чином, відбувається формування закосової та біокосної речовини.
5. Середоутворююча. Біосфера стабілізує баланс між сприятливими та несприятливими умовами середовища, завдяки яким підтримується повноцінна життєдіяльність організмів.

Властивості біосфери за Вернадським

За визначенням академіка Вернадського, вся сукупність живих організмів нашої планети є живою речовиною. Її основні характеристики:

Жива речовина має енергію, тобто здатна розмножуватися і поширюватися. Від наявності речовини та енергії залежать реакції життєдіяльності живих організмів. Виходячи з цього, головна властивість біосфери полягає в постійному обміні, в якому беруть участь організми та довкілля. Вона є джерелом усіх потрібних речовин для організмів. Навколишнє середовище поповнюється продуктами обміну речовин. Дані процеси визначають функціонування біосфери як цілісної системи.

Процес діяльності продуцентів супроводжується накопиченням сонячної світлової енергії, яка потім трансформується на енергію хімічних зв'язків. Сумарна біомаса біосфери загалом визначається саме сумарною первинною продукцією автотрофів.

Властивості біосфери визначають специфіку досить складної системи. Основними з них є:

1. Централізованість. Живі організми - це центральна ланка біосфери, що всебічно підтверджено В.І. Вернадським. Незважаючи на те, що неприпустимо застосовувати поняття антропоцентризму в дослідженні живої речовини, багато сучасних вчених вважають центром біосфери один вид людини.
2. Відкритість. Від наявності енергії, включаючи сонячну радіацію залежить існування біосфери.
3. Саморегулюваність та організованість. Біосфера має ряд механізмів, які забезпечують її здатність протидіяти обуренням, стабілізувати початковий стан або здатність до гомеостазу.
4. Різноманітність полягає в наявності різних середовищ життя, які становлять біосферу, включаючи водне, ґрунтове, наземно-повітряне та інші середовища, різноманітних природних зон, геохімічних областей та великої кількості елементарних екосистем, яким притаманне видове розмаїття. Імовірно, в наш час на планеті Земля мешкають понад 10 мільйонів видів тваринного світу та понад 1 мільйон видів царства рослин та грибів. Різноманітність є умовою стійкості будь-якої екосистеми, а також біосфери загалом.
5. Механізми, які забезпечують кругообіг речовин та залежну від нього невичерпність будь-яких хімічних елементів та їх сполук.

У процесі еволюції біосфери спостерігається ускладнення структури біологічних угруповань, збільшується видова різноманітність, удосконалюються механізми пристосовуваності живих організмів. Разом з еволюцією підвищується ефективність перетворення енергії та речовини біологічними системами у вигляді:

Вершина еволюції живої речовини на планеті – людина. Він відноситься до біологічного виду, який за допомогою безлічі еволюційних трансформацій набув свідомості, що є досконалою формою відображення навколишнього середовища, і здатність до виготовлення та застосування у процесі життєдіяльності знарядь праці.Завдяки знаряддям праці, людство облаштувало середовище штучного походження для життя у вигляді поселень, жител, одягу, продуктів харчування, машин та багато іншого. З цього моменту еволюція біосфери перейшла новий рівень, у якому потужна рушійна сила визначається людським чинником.

Межі біосфери

Це один із ключових компонентів загальної характеристики біосфери. У її межах живуть живі організми. Деякі з них мають особливі здібності до виживання і можуть існувати в найкритичніших умовах.

Верхню межу біосфери визначає атмосфера, Точніше, озоновий шар планети Земля, що приблизно дорівнює 15-20 кілометрів. Потужність захисного екрану планети збільшується з наближенням до екватора. Вище, ніж озоновий шар, життя припиняється через ультрафіолетове випромінювання, у якому життєдіяльність клітин організмів неможлива. Крім того, на великій висоті концентрація кисню стає меншою, що є згубним для живих організмів.

Нижній кордон є літосферу з максимально можливою глибиною, яка не перевищує 3,5–7,5 кілометрів. При критичне підвищення температури можна спостерігати денатурацію білкових структур. Проте живі організми більшою мірою живуть на глибині кілька метрів як:

• кореневої системи рослин;
• грибків;
• мікроорганізмів;
• комах;
• тварин, що мешкають у норах.

Межі в гідросфері визначаються місцями проживання живих організмів, які населяють будь-які частини океану, включаючи поверхню води, де можна зустріти планктон і водорості, а також дно глибоководних западин.Наприклад, за результатами досліджень було встановлено, що живі організми існують у Маріанській западині на глибині 11 кілометрів.

Принципи устрою біосфери

Структура біосфери відноситься до її основних характеристик. Згідно з Вернадським, існує кілька типів речовин, що складають живу оболонку. Вони можуть мати як органічне, так і неорганічне походження.

1. До живою речовиною відносять усе, що характеризується клітинною структурою. Частка або маса живої речовини не відрізняється великими показниками і дорівнює лише одній мільйонній частині від усієї оболонки. Жива речовина біосфери є найважливішою частиною планети Земля. Так звучить головна характеристика живої речовини. Зовнішність і структура поверхні планети змінюється під впливом живих організмів.
2. Біогенною речовиною називають структури, створені та перероблені живими організмами. Протягом мільйонів років за допомогою систем органів живих істот було перероблено всю масу світового океану, величезний обсяг газів, що становлять атмосферу, більшість мінеральних речовин. Результатом таких процесів є утворення корисних копалин органічного походження, наприклад, нафти, карбонатних порід та вугілля.
3. Закосова речовина є продуктами неживої природи, утвореними без залучення у процес живих організмів безпосередньо. До цієї речовини відносять різні види гірських порід, мінералів, неорганічну компоненту ґрунту.
4. Біокосною речовиною називають результати постійного впливу живих організмів планету. Дані речовини є продуктами розпаду і руйнування відсталих структур.До цієї групи включені ґрунти, кора вивітрювання, осадові породи органічного походження.

Структура біосфери також складається з речовин, що у процесі радіоактивного розпаду. До окремої групи відносять атоми, які безперервно створюються при іонізації, яка відбувається через космічного випромінювання. Нещодавно структура біосфери поповнилася речовинами, що мають позаземне чи космічне походження.

Ключовими принципами природного устрою біосфери є:

1. Для біосфери характерне використання зовнішніх джерел енергії, таких як світло сонця та енергія радіоактивного підвищення температури надр Землі. Завдяки постійному припливу, використанню та розподілу певного обсягу енергії у формі тепла, сформовано еволюційно сформований тепловий баланс у біосфері.
2. Використання речовини в живій оболонці планети відбувається шляхом кругообігу. У процесі еволюції сформувалися біогеохімічні цикли елементів, які унеможливлюють накопичення шкідливих відходів. Переважно в біосфері застосовуються елементи легкого або біогенного типу.
3. Існування величезної різноманітності видів та біологічних спільнот. Рівновага між окремими видами встановлюється, завдяки конкуренції та хижацьким відносинам. Таким чином, біосфера набуває захисту від внутрішніх факторів, пов'язаних із надмірною чисельністю домінуючих видів.

Слід зазначити, що зі збільшенням масштабу господарської діяльності, якою займається людина, відбувається дестабілізація енергетичного балансу та порушується кругообіг речовин, які є ключовими принципами природного устрою біосфери.Способи, за допомогою яких забезпечується необхідна енергія для людини та біосфери, значно відрізняються. Наприклад, рослинні організми трансформують сонячну енергію в живій речовині за допомогою перетворення її з розсіяної форми на концентровану, здійснюють синтез органічної речовини. Людина спалює органічні речовини для переведення зосередженої в ньому енергії з концентрованого виду на розсіяний, що є причиною забруднення навколишнього середовища.

Жива речовина як системоутворюючий фактор біосфери

Охарактеризувати біосферу можна з погляду еволюції. Таким чином, біосфера є єдиною оболонкою, що безперервно розвивається і вдосконалюється. Це постійним процесом еволюції живої речовини. Частина живої оболонки неорганічного складу не має можливостей для розвитку.

Функціонал живої речовини:

1. Газова функція визначається здатністю живих організмів змінювати газовий склад атмосфери, Світового океану та ґрунту. Кисень поглинається аеробними організмами у процесі дихання, у результаті виділяється вуглекислий газ. Фотосинтез рослин і деяких бактерій полягає в поглинанні вуглекислого газу та виробленні кисню.
2. Окисно-відновна функція біосфери пов'язана з окислювально-відновними реакціями, що відбуваються у ґрунті, воді та повітрі. Ці процеси є наслідком життєдіяльності живих організмів.
3. Концентраційна функція полягає в тому, що при поглинанні живими організмами певних речовин із навколишнього середовища відбувається їхнє поступове накопичення.Наприклад, форамініфери, молюски, десятиногі раки запасають у своїх організмах компоненти кальцію та фосфору, бурі водорості – йоду.

В.І.Вернадський обґрунтував новий зміст уявлень про біосферу, що є величезною заслугою вченого.

Жива речовина являє собою сукупність організмів, зведених до їх ваги, хімічного складу та енергії.

Концентрація живої речовини, виходячи з показників маси, невелика. функції, що формують земну кору.

Специфічні властивості живої речовини:

1. Величезна вільна енергія.
2. Швидкість протікання хімічних реакцій у живій речовині перевищує в тисячі разів аналогічні показники, характерні для неживої речовини., а в відсталій речовині – геологічного часу.
3. Живі речовини включають до складу хімічні сполуки як ферментів, білків та інших компонентів, які зберігають стійкість лише за умов живого організму.
4. Пасивний довільний рух живої речовини пояснюється зростанням і розмноженням, а активне - відбувається у формі спрямованого переміщення організмів.
5. Багата хімічна та морфологічна різноманітність у порівнянні з неживою речовиною.
6. Жива речовина у біосфері планети представлена ​​дисперсними тілами чи індивідуальними організмами. У розмірах та масі живих організмів спостерігаються значні коливання, які відповідають діапазону 109.
7. Жива речовина може утворитися виключно з живого та існувати на планеті у вигляді постійного чергування поколінь.

Помітний нерівномірний розподіл живих організмів у біосфері. Наприклад, шанси зустріти їх на високих висотах, в глибинах гідросфери і літосфери досить малі. Життя сконцентровано в основному на поверхні землі, включаючи ґрунт та поверхневий рівень Світового океану.

Відповідно до тверджень В.І. Вернадського, існує дві форми концентрації живої речовини:

• життєві плівки, що характеризуються величезними майданами;
• згущення життя у вигляді невеликих площ таких, як ставок.

Решту біосфери називають зоною розрядження живої речовини.

У межах океану виділяють кілька типів життєвих плівок:

• планктонна відповідає межі атмосфери та гідросфери;
• донна, яка розташована на межі гідросфери та літосфери.

Залежно від типу класифікують такі згущення життя в океані:

Різноманітність форм концентрації життя також є на суші. Верхній плівкою життя на суші є наземна, яка відповідає межі між атмосферою та літосферою. Нижче цього рівня можна спостерігати ґрунтову плівку життя у вигляді складної системи, яку населяють бактерії, найпростіші та інші представники живих організмів.

Форми згущення на суші такі:

Важливою закономірністю є співвідношення видового складу живих організмів планети.Представники царства рослин становлять 21% від загальної видової різноманітності, що відповідає 99% загальної біомаси. У тваринному світі 96% видів відносяться до безхребетних і лише 4% - до хребетних, з яких 10% є ссавцями. Таким чином, спостерігається суттєва перевага в кількісному відношенні організмів, які відповідають відносно низьким рівнем еволюційного розвитку.

Якщо порівняти масу живої речовини з масою неживої речовини, то в першому випадку показники будуть найменшими і становитимуть приблизно 0,01% - 0,02% від косної речовини біосфери. Однак роль живої речовини є першорядною для геохімічних процесів. Щороку життєдіяльність рослин та тварин сприяє відтворенню близько 10% біомаси. Головною функцією біосфери є забезпечення круговороту хімічних елементів, що полягає у циркуляції речовин між атмосферою, ґрунтом, гідросферою та живими організмами.

Наскільки корисною була для вас стаття?

Вчення Вернадського про біосферу

Одним з видатних дослідників природи, що присвятили себе вивченню процесів, що протікають в біосфері, був академік Володимир Іванович Вернадський (1864-1945). Він є основоположником наукового спрямування, названого ним біогеохімією, що лягло в основу сучасного вчення про біосферу

Дослідження В.І. Вернадського призвели до усвідомлення ролі життя та живої речовини у геологічних процесах. Зовнішність Землі, її атмосфера, осадові породи, ландшафти - все це результат життєдіяльності живих організмів. Особливу роль становленні лику нашої планети Вернадський відводив людині.Він представив діяльність людства як стихійний природний процес, витоки якого губляться у глибинах історії.

Будучи видатним теоретиком, В.І. Вернадський стояв біля витоків таких нових і загальновизнаних нині наук, як радіогеологія, біогеохімія, вчення про біосферу та ноосферу, наукознавство.

У 1926 р. В.І. Вернадський опублікував книгу «Біосфера», яка ознаменувала собою народження нової науки про природу та взаємозв'язок з нею людини. Біосфера вперше показана як єдина динамічна система, населена і керована життям, живою речовиною планети: "Біосфера - організована, певна оболонка земної кори, пов'язана з життям". Вчений встановив, що взаємодія живої речовини з речовиною косною є частиною великого механізму земної кори, завдяки якому відбуваються різноманітні геохімічні та біогенні процеси, міграції атомів, здійснюється їхня участь у геологічних та біологічних циклах.

В.І. Вернадський наголошував, що біосфера є результатом геологічного та біологічного розвитку та взаємодії косної та біогенної речовини. З одного боку, це середовище життя, з другого — результат життєдіяльності. Специфіка сучасної біосфери - це чітко спрямовані потоки енергії та біогенний (пов'язаний з діяльністю живих істот) кругообіг речовин. Вернадський вперше показав, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети повністю перебуває під впливом життя і визначається живими організмами, з діяльністю яких пов'язаний великий планетарний процес — міфація хімічних елементів у біосфері. Еволюція видів, що веде до створення форм життя, стійка в біосфері і має йти у напрямку збільшення біогенної міграції атомів.

В.І.Вернадський зазначав, що межі біосфери обумовлені передусім полем життя. На розвиток життя, а отже, на межі біосфери впливають багато факторів, і насамперед наявність кисню, вуглекислого газу, води в її рідкій фазі. Обмежують сферу поширення життя також занадто високі або низькі температури, елементи мінерального живлення. До обмежувальних факторів можна віднести і надсолоне середовище (перевищення концентрації солей у морській воді приблизно в 10 разів). Позбавлено життя підземних вод з концентрацією солей понад 270 г/л.

Відповідно до уявлень Вернадського, біосфера складається з кількох різнорідних компонентів. Головний та основний – це жива речовина, Сукупність всіх живих організмів, що населяють Землю. У процесі життєдіяльності живі організми взаємодіють із неживим (абіогенним). закісною речовиною. Така речовина утворюється внаслідок процесів, у яких живі організми не беруть участі, наприклад, вивержені гірські породи. Наступний компонент - біогенна речовина, що створюється та переробляється живими організмами (гази атмосфери, кам'яне вугілля, нафта, торф, вапняк, крейда, лісова підстилка, ґрунтовий гумус і т.д.). Ще одна складова біосфери. біокісна речовина - Результат спільної діяльності живих організмів (вода, грунт, кора вивітрювання, осадові породи, глинисті матеріали) та відсталих (абіогенних) процесів.

Закосова речовина різко переважає за масою та обсягом. Жива речовина за масою становить незначну частину нашої планети: приблизно 0,25% біосфери. Причому «маса живої речовини залишається переважно постійною і визначається променистою сонячною енергією заселення планети».В даний час цей висновок Вернадського називається законом константності.

В.І. Вернадський сформулював п'ять постулатів, які стосуються функції біосфери.

Перший постулат: «З самого початку біосфери життя, яке до неї входить, мало бути вже складним тілом, а не однорідною речовиною, оскільки пов'язані з життям її біогеохімічні функції за різноманітністю та складністю не можуть бути долею якоїсь однієї форми життя». Інакше кажучи, первісна біосфера спочатку відрізнялася багатою функціональною різноманітністю.

Другий постулат: «Організми проявляються не поодиноко, а масовому ефекті. Перша поява життя. мало статися над вигляді однієї якогось виду організмів, які сукупності, відповідальної геохімічної функції життя. Мали відразу з'явитися біоценози».

Третій постулат: «У загальному моноліті життя, хоч би як змінювалися його складові, їх хімічні функції було неможливо торкнутися морфологічним зміною». Тобто первинна біосфера була представлена ​​«сукупностями» організмів на кшталт біоценозів, які й були головною «діючою силою» геохімічних перетворень. Морфологічні зміни «сукупностей» не позначалися на «хімічних функціях» цих компонентів.

Четвертий постулат: Живі організми. своїм диханням, своїм харчуванням, своїм метаболізмом. безперервною зміною поколінь. породжують одне з найграндіозніших планетних явищ. — міграцію хімічних елементів у біосфері», тому «протягом минулих мільйонів років ми бачимо освіту тих самих мінералів, за всіх часів йшли самі цикли хімічних елементів, які ми й нині».

П'ятий постулат: "Усі без винятку функції живої речовини в біосфері можуть бути виконані найпростішими одноклітинними організмами".

Розробляючи вчення про біосферу, В.І. Вернадський дійшов висновку, що головним трансформатором космічної енергії є зелена речовина рослин. Тільки вони здатні поглинати енергію сонячного випромінювання та синтезувати первинні органічні сполуки.

Основні положення вчення В.І. Вернадського про біосферу (1863-1945)

До поняття «біосфера»(без самого терміну) ще на початку ХІХ ст. підійшов Ламарк. Пізніше (1863 р.) французький дослідник Ріють застосував термін «біосфера» для позначення сфери поширення життя на земній поверхні. 1875 р. австрійський геолог Зюсс назвав біосферою особливу оболонку Землі, що включає сукупність усіх організмів, протиставивши її іншим

земним оболонкам. Починаючи з робіт Зюсса, біосфера трактується як сукупність організмів, що населяють Землю.

Завершене вчення про біосферу було створено нашим співвітчизником академіком Володимиром Івановичем Вернадським. Основні ідеї В. І. Вернадського у вченні про біосферу склалися на початку XX ст. Він викладав їх у лекціях у Парижі. У 1926 р. його ідеї про біосферу було сформульовано у книзі «Біосфера», що складається з двох нарисів: «Біосфера та космос» та «Область життя». Пізніше ці ідеї були розвинені у великій монографії «Хімічна будова біосфери Землі та її оточення», яка, на жаль, була опублікована лише через 20 років після його смерті.

Насамперед В.І. Вернадський визначив простір, який охоплює біосфера Землі - вся гідросфера до максимальних глибин океанів, верхня частина літосфери материків до глибини близько 3 км і нижня частина атмосфери до верхньої межі тропосфери. Він увів у науку інтегральне поняття жива речовина і стала називати біосферою область існування на Землі «живої речовини», що є складною сукупністю мікроорганізмів, водоростей, грибів, рослин і тварин. Фактично, йдеться про єдину термодинамическую оболонку (просторі), у якій зосереджена життя і
здійснюється постійна взаємодія всього живого з неорганічними умовами середовища (плівка життя). Він показав, що біосфера відрізняється від інших сфер Землі тим, що в ній відбувається геологічна діяльність всіх живих організмів. Живі організми, перетворюючи сонячну енергію, є мошною силою, що впливає геологічні процеси.

Специфічна риса біосфери як особливої ​​оболонки Землі - безперервно що відбувається у ній кругообіг речовин, регульований діяльністю живих організмів. На думку В.І. Вернадського, у минулому явно недооцінювали внесок живих організмів в енергетику біосфери та їхній вплив на неживі тіла. Хоча жива речовина за обсягом та масою становить незначну частину біосфери, але вона відіграє основну роль у геологічних процесах, пов'язаних із зміною вигляду нашої планети.

Займаючись створеною ним наукою біохімією, що вивчає розподіл хімічних елементів на поверхні планети, В.І. Вернадський дійшов висновку, що немає практично жодного елемента з таблиці Менделєєва, який не включався до живої речовини. Він сформулював три важливі біогеохімічні принципи:

• Біогенна міграція хімічних елементів у біосфері завжди прагне свого максимального прояву. Цей принцип у наші людиною дні порушено.
• Еволюція видів у ході геологічного часу, що призводить до створення стійких у біосфері форм життя, відбувається у напрямі, що посилює біогенну міграцію атомів.
• Жива речовина знаходиться в безперервному хімічному обміні з навколишнім середовищем, що створюється і підтримується на Землі космічною енергією Сонця. Внаслідок порушення двох перших принципів космічні впливи з тих, що підтримують біосферу, можуть перетворитися на руйнуючі її фактори.

Перелічені геохімічні принципи співвідносяться з важливими висновками В.І. Вернадського: кожен організм може існувати лише за умови постійного тісного зв'язку з іншими організмами та неживою природою; життя з усіма її проявами зробило глибокі зміни на нашій планеті.

Вихідною основою існування біосфери і біохімічних процесів, що відбуваються в ній, є астрономічне становище нашої планети і, в першу чергу, її відстань від Сонця і нахил земної осі до площини земної орбіти. Це просторове розташування Землі визначає переважно клімат Землі, а останній, своєю чергою, — життєві цикли всіх існуючих у ньому організмів. Сонце є основним джерелом енергії біосфери та регулятором усіх геологічних, хімічних та біологічних процесів на Землі.

У чому полягає сутність вчення Вернадського про біосферу

Праці видатного російського вченого-геохіміка В.І. Вернадського заклали основи біогеохімії та вчення про біосферу. Його досягнення в природничих науках відомі у всьому світі і досі викликають інтерес у науковому світі.Особливу популярність академіку принесла монографія, де він представив свою знамениту концепцію про біосферу.

Вчення Вернадського про біосферу

1926 року російський геохімік В.І. Вернадський опублікував монографію "Біосфера". На той час науці вже була знайома теорія існування планети особливого простору, у якому живуть живі організми. Вперше термін «біосфера» було запропоновано австрійським геологом Еге. Зюссом 1875 року, проте вчений не сформував йому точного визначення. Цілісне вчення про нову науку представив Вернадський. Узагальнивши праці Ч. Дарвіна, Д.І. Менделєєва, А. Ейнштейна та багатьох інших відомих дослідників природи, він зміг дати поняттю визначення.

Біосфера - це зовнішня оболонка планети, яка включає всі живі організми і середовище їх проживання. До її складу входять верхні шари літосфери, нижній шар атмосфери та вся гідросфера.

Біосфера включає всю поверхню землі, а також частину її надр, в яких розташовані породи, що виникли в результаті діяльності живих організмів. Вчений вперше описав біосферу як динамічну систему, в якій жива та нежива природа Землі взаємодіють, становлячи єдиний цілісний механізм.

Вернадський вважав, що вивчення людської природи та особливостей її взаємодії з навколишнім світом необхідно починати з самих основ. Тобто від початку появи на Землі рослин, звірів, людей та інших організмів. Для цього у своїх роботах він вивчав компоненти біосфери, її межі, особливості розвитку та еволюційні процеси. Найвищий рівень розвитку біосфери Вернадський називав ноосфероюколи розумна діяльність людини є визначальним фактором розвитку життя.

Таким чином, вчений сформував вчення, яке дозволило застосувати новий підхід до проблем збереження та розвитку життя, а також до вивчення самої планети.

Сутність та склад біосфери

Вернадський визначає біосферу як «лик землі» - Зовнішню частину або поверхню, яка служить кордоном між землею і космосом. Біосфера поглинає космічні випромінювання, що походять від усіх небесних тіл, серед яких тільки сонячні промені визначають основні ознаки її механізму. Сонячна енергія перетворюється на біосфері на земні сили, частиною яких є і живі організми.

За Вернадським біосфера складається з:

• живої речовини;
• відкісної (неживої) речовини;
• неживої біогенної речовини;
• біокосної речовини.

Жива речовина у навчанні академіка відіграє провідну роль, являючи собою сукупність всіх живих організмів, що населяють простір планети. Вернадський вважав, що хімічна енергія біосфери у своїй активній формі виникає в енергії Сонця сукупністю живих організмів живою речовиною землі. З цього випливає, що з припинення життя припиняться і хімічні зміни на поверхні Землі, тобто в біосфері.

Кількість живої речовини він називав біомасою, Величина якої за весь час майже не змінилася. Це означає, що всі живі речовини, які будь-коли проживали на Землі, не відрізнялися одна від одної. При цьому для збереження життя вони потребують води, мінеральних речовин, оптимальної температури та ін.

Закосова речовина є сукупністю таких речовин у біосфері, які утворюються в результаті процесів, не пов'язаних з участю живих організмів.До закісних речовин відносяться глибинні породи, що викидаються вулканами, магматичні походження, осадові породи і т.д.

Біогенними речовинами Вернадський називав органічні утворення, що виникли в ході діяльності живих істот сучасної та минулих геологічних епох. Вони є залишками померлих організмів і продуктів життєдіяльності. Наприклад, вугілля, торф, гази атмосфери, крейда, ґрунтовий гумус і т.д.

Біокосна речовина виникає із взаємодії живих організмів із закісними неживими речовинами. До таких утворень можна віднести грунт, воду водойм, глинисті мінерали і т.д.

Кордони біосфери, згідно з вченням Вернадського, закінчуються там, де зупиняється поширення живих організмів, оскільки умови життя за межами біосфери несприятливі для життя. Біосфера є єдиною галуззю земної кори, де є життя. Взаємодія "лику землі" з живими організмами влаштована так, що після смерті вони віддають їй свої атоми і безперервно беруть атоми в неї. При цьому в межах біосфери не існує повністю млявих ділянок, тому що навіть у найнепридатніших умовах можна знайти бактерії та інші мікроорганізми.

Емпіричні узагальнення В.І. Вернадського

Дослідження Вернадського зруйнувало всі минулі уявлення про біосферу та склад земної кори, яких дотримувалися вчені минулих поколінь. Спираючись на свої спостереження та факти, виявлені індуктивним методом, він склав емпіричне узагальнення, в основу якого лягли такі положення про біосферу:

1. Постійне існування життя має на увазі, що протягом усіх геологічних періодів не було епохи, позбавленої життя. З цього випливає, що сучасні живі речовини генетично пов'язані з живими організмами попередніх періодів.При цьому умови довкілля теж не зазнали особливих змін.
2. Незмінність середнього хімічного складу живої речовини та земної кори, за якої не змінювалося і кількість живих організмів.
3. Енергія, що виділяється організмами, є променистою енергією Сонця. Через організми вона контролює хімічні прояви земної кори.

Властивості біосфери за Вернадським

Глибоко вивчивши природу біосфери, Вернадський виділив ознаки, що характеризують її найповніше.

1. Безперервний кругообіг речовин і енергії. Усі атоми в біосфері перебувають у постійному та безперервному русі. Вони утворюють мільйони різноманітних сполук, і це процес триває нескінченно протягом усього геологічного часу. Безперервність круговороту пояснюється тим, що живі речовини є наймогутнішою хімічною силою, що підтримує існування біосфери. Вони виробляють необхідні елементи. автотрофи і гетеротрофи. Автотрофи беруть участь у перетворенні сонячної енергії в хімічні сполуки, а гетеротрофи споживають енергію, що вийшла, і призводять до розщеплення органічних речовин до мінеральних сполук. Цей процес має циклічний характер і є головною умовою існування живих організмів в атмосфері, ґрунті та гідросфері.
2. Здатність до самовідтворення. Ця властивість має на увазі безперервний рух організмів шляхом розмноження, яке вчений вважав найважливішою ознакою механізму біосфери. Процес, в ході якого проводиться величезна геохімічна робота, є формою проникнення енергії сонячного променя і її розподілу по поверхні планети. Цю здатність до розмноження Вернадський назвав «розтіканням життя». Розмножуючись, організми захоплюють всю поверхню землі, і якщо якась частина залишається неживою у короткий термін, незабаром її населяють живі організми. Цю ознаку біосфери вчений назвав «всеюдністю життя». При цьому він виділяв ділянку з найбільш високою концентрацією життя — шар живої речовини або плівка життя. Ця область населена близько 500 видів рослин і тварин і майже 1 млн видів бактерій.
3. Тісний зв'язок живих організмів із неживими речовинами. Живі організми та навколишнє середовище становлять єдину цілісну систему, частини якої перебувають у тісній взаємодії. Жива речовина пристосовується всім змін умов середовища, змінюючи свою форму чи функції, але з склад. При цьому нежива речовина зазнає багатьох змін. Наприклад, граніт, утворений під впливом високих температур та тиску, після попадання на поверхню землі почне адаптуватися до нових умов. Але також у вологому кліматі він змінить свої властивості та стане іншою речовиною у хімічному та фізичному відношенні.
4. Розтікання життя є проявом її геохімічної енергії. Жива речовина поширюється по всій земній поверхні внаслідок роботи, яку справляє життя. Цей процес полягає у перенесенні хімічних елементів та створенні з них нових тіл. При цьому дрібні організми розмножуються набагато швидше за великі. Швидкість передачі залежить від щільності живої речовини.
5. Життя повністю визначається полем стійкості зеленої рослинності. Тільки зелена частина живої речовини – рослинність, що містить хлорофіл – використовує світловий сонячний промінь для створення хімічної енергії шляхом фотосинтезу. З цією зеленою частиною нерозривно пов'язаний живий світ.

Якщо вам потрібна допомога в підготовці доповіді про навчання Вернадського або на будь-яку іншу тему, звертайтеся до фахівців сервісу ФеніксХелп.