Биохимические процессы
представляют собой сложные, организованные
в циклы цепи реакций. На отражение
их в неживой природе потребовались бы
огромные энергетические затраты. Они
протекают при помощи белковых катализаторов
– ферментов, снижающих энергию активации
молекул на несколько порядков величин.
Так как материалы и энергию для обменных
реакций живые существа черпают в окружающей
среде, они преобразуют среду уже только
тем, что они живут. В.И. Вернадский подчеркивал,
что живое вещество является самой активной
формой материи во вселенной. Оно производит
гигантскую геохимическую работу в биосфере,
полностью преобразовав верхние оболочки
Земли за время своего существования.
Живое вещество активно участвует
также в грандиозных процессах перемещения,
миграции атомов в биосфере через систему
больших и малых круговоротов.
В результате жизнедеятельности
микроорганизмов в больших масштабах
осуществляется такие химические процессы,
как окисление и восстановление элементов
с переменной валентностью. Микроорганизмы-восстановители
гетеротрофны, используют в качестве источника
энергии органические вещества. Микроорганизмы-окислители
могут быть как автотрофами, так и гетеротрофами.
Геологические результаты деятельности
этих организмов проявляются в образовании
осадочных месторождений серы, в анаэробных
условиях - образовании залежей сульфидов
металлов, а в аэробных – окисление их
и перевод в растворимое состояние, возникновение
железных и железо-марганцевых руд.
За счет жизнедеятельности
огромного числа гетеротрофов происходит
гигантская работа по разложению органических
остатков. При деструкции органической
массы протекают два параллельных процесса.
Разложение органических веществ, в конечном
счете, до углекислого газа, аммиака и
воды, а в анаэробных условиях еще и
до водорода углеводородов представляет
процесс минерализации. Продукты минерализации
вновь используются автотрофами. Кроме
того, в почве часть освобождающихся веществ
ароматической природы под влиянием жизнедеятельности
микроорганизмов вновь конденсируется
с образованием сложного комплекса соединений
– почвенного гумуса со значительным
запасом энергии. Этот процесс стимулируется
деятельностью многих почвенных групп
гетеротрофов. Гумус является основой
почвенного плодородия. Его разложение
протекает в дальнейшем очень медленно,
под влиянием определенной, автохтонной
микрофлоры почв, чем достигается постоянство
в обеспечении растений элементами минерального
питания.
Природные воды, обогащенные
этими продуктами минерализации, становятся
химически высокоактивными и выветривают
горные породы.
Процесс разложения органических
веществ характерен для всех частей
биосферы, где есть живые организмы, тогда
как фотосинтез протекает только на поверхности
суши и в верхнем слое водоемов. Часть
органического вещества, попадающего
в условия, неблагоприятные для деятельности
деструкторов, захоранивается и консервируются
в составе осадочных пород, поэтому синтез
органических веществ в масштабе всей
биосферы не полностью уравновешивается
их разложением.
Эта некоторая несбалансированность
процессов синтеза и разложения органических
веществ в биосфере определила кислородный
режим современной воздушной оболочки
Земли.
В верхних слоях тропосферы
под влиянием ультрафиолетового излучения
из кислорода образуется озон. Существование
озонового экрана также результат деятельности
живого вещества, которое «как бы само
создает себе область жизни»
Азот атмосферы химически инертен,
но и он участвует в процессах синтеза
и распада органического вещества. Азот
усваивают из атмосферы многие прокариотические
организмы – азотофиксаторы, после их
смерти он переходит в доступные растениям
соединения и включается в цепи питания
и разложения.
К газам органического происхождения
относятся также сероводород, метан
и множество других летучих соединений,
создаваемых живым веществом.
Продуцируя и потребляя газообразные
вещества, организмы биосферы поддерживают
постоянство состава воздушной оболочки
Земли.
Живое вещество перераспределяет
атомы в биосфере. Многие организмы обладают
способностью накапливать, концентрировать
в себе определенные элементы, несмотря
на часто ничтожное содержание их в окружающей
среде. Многие организмы концентрируют
кальций, кремний, натрий, алюминий, йод
и т.д. Отмирая и захораниваясь в массе,
они образуют скопления этих веществ.
Возникают залежи таких соединений, как
известняки, бокситы, фосфориты, осадочная
железная руда и др. Многие из них человек
использует как полезное ископаемые.
В биосфере, как и в каждой экосистеме,
постоянно осуществляется кругооборот
химических элементов. Таким образом,
живое вещество биосферы, выполняя геохимические
функции, создает и поддерживает равновесие
биосферы.
4. Процесс развития
биосферы
Важнейшей частью учения В.И.
Вернадского являются представления о
ее возникновении и развитии. Современная
биосфера возникла не сразу, а в процессе
воздействия абиотических и биотических
факторов и в процессе ее эволюции.
Первые формы жизни представлены анаэробными
бактериями. Однако роль живого вещества
стала осуществляться с появлением в биосфере
прокариотов и эукариотов, что стало решающим
фактором для образования современной
биосферы. Деятельность этих организмов
привела к тому, что появилось много свободного
кислорода, что является одним из важнейших
этапов эволюции.
Параллельно развивались и
гетеротрофы, и животные. Главными пунктами
их развития стали: выход на сушу и заселение
материков, и наконец, появление человека.
Идеи Вернадского об эволюции
биосферы представлены в следующем виде:
1.Сначала образовалась
литосфера, а после появления
жизни на суше – биосфера.
2. Современное живое вещество
генетически связано с генетическим веществом
прошлых геологических эпох.
3. Живые организмы –
главный фактор миграции химических
элементов земной коры.
4. Геологический эффект
обусловлен тем, что их количество
велико и действуют они в
течение большого промежутка
времени.
5. Биохимическая энергия
живого вещества – основной
движущий фактор развития процессов
в биосфере.
В целом учение о биосфере
заложило основы о представлении взаимосвязи
живой и неживой природы. Практическое
значение в наши дни служит естественнонаучной
основой рационального природопользования
и охраны окружающей среды.
5. Эмпирические обобщения
В.И. Вернадского
Принцип целостности биосферы - первый вывод
из учения о биосфере. Строение Земли представляет
собой согласованную систему. Живой мир
– единая система, сложенная из множества
цепей питания и других взаимозависимостей.
Если даже ее малая часть разрушится, то
и все остальное погибнет.
Принцип гармонии биосферы
и ее организованности. В биосфере «все
учитывается и все адаптируется с той
же точностью и с тем же подчинением мере
и гармонии, какую мы видим в стройных
движениях небесных светил и начинаем
видеть в системах атомов веществ и атомов
энергии».
Роль живого в эволюции Земли. Лик
Земли фактически сформирован жизнью.
«Все минералы верхних частей земной коры
- свободные алюмокремниевые кислоты,
карбонаты, гидраты окиси железа и алюминия
и многие сотни других — непрерывно создаются
в ней только под влиянием жизни».
Космическая роль биосферы
в трансформации энергии. В. И. Вернадский
подчеркивал важное значение энергии
и называл живые организмы механизмами
превращения энергии.
Космическая энергия вызывает
давление жизни, которое достигается размножением. Размножение
организмов уменьшается по мере увеличения
их количества. Размеры популяции возрастают
до тех пор, пока среда может выдержать
их дальнейшее увеличение, после чего
достигается равновесие. Численность
колеблется вблизи равновесного уровня.
Растекание жизни есть проявление
ее геохимической энергии. Живое вещество,
подобно газу, растекается по земной поверхности
в соответствии с правилом инерции. Мелкие
организмы размножаются гораздо быстрее,
чем крупные. Скорость передачи жизни
зависит от плотности живого вещества.
Понятие автотрофности. Автотрофными
называются организмы, которые берут все
нужные им для жизни химические элементы
из их костной материи и не требуют для
построения своего тела готовых соединений
другого организма. Поле существования
этих автотрофных зеленых организмов
определяется областью распространения
солнечных лучей.
Жизнь целиком определяется
полем устойчивости зеленой растительности, а
пределы жизни -физико-химическими свойствами
соединений, строящих организм, их нерушимостью
в определенных условиях среды. Максимальное
поле жизни определяется крайними пределами
выживания организма. Верхний предел жизни
определяется лучистой энергией, которая
исключает жизнь и предохраняет озоновый
щит. Нижний предел связан с достижением
высокой температуры.
Биосфера представляет один
и тот же химический аппарат с самых древних
геологических периодов. Жизнь оставалась
в течение геологического времени постоянной,
менялась только ее форма. Само живое вещество
не является случайным созданием.
«Всюдность» жизни в биосфере. Жизнь
появилась в водоемах и затем распространялась
все шире и шире, заняв все материки. Постепенно
она захватила всю биосферу, и захват этот,
по мнению В.И. Вернадского, еще не закончился.
Об этих потенциальных возможностях свидетельствуют
масштабы приспособляемости живых организмов.
Закон бережливости в использовании
живым веществом простых химических тел. Вошедший
элемент проходит ряд состояний, а организм
вводит в себя только необходимое количество
элементов.
Постоянство количества живого
вещества в биосфере. Количество свободного
кислорода в атмосфере того же порядка,
что и количество живого вещества. Живое
вещество является посредником между
Солнцем и Землей и значит, что его количество
должно оставаться постоянным или должны
меняться его энергетические характеристики.
В. И. Вернадский сформулировал
идею автотрофности человека. Эта идея
приобрела важное значение в проблеме
создания искусственных экосистем в космических
кораблях. Создание искусственных
экосистем - важный этап развития экологии.
Инженерная цель, создание нового,
экологическая направленность на сохранение
имеющегося, творческий подход и разумный
консерватизм – это все необходимо для
построения таких экосистем. Это и будет
осуществлением принципа «проектирования
вместе с природой».
6. Переход к ноосфере
Вернадский, проанализировав
историю Земли, увидел, что наблюдается
переход от биосферы к новому состоянию,
т.е. ноосфере под действием научной жизни
человечества. Но в трудах Вернадского
нет какого-либо обоснования для этого
перехода, она так и осталось незаконченным.
Об этом он писал в своем незавершенном
труде «Научная мысль как планетарное
явление».
В работах Вернадского указан
ряд соответствующих условий для существования
ноосферы:
1. Заселение человеком всей
Земли;
2. Резкая реорганизация средств
связи и обмена между странами;
3. Усиление связей между всеми
странами Земли;
4. Начало преобладания геологической
роли человека над другими процессами,
происходящими в биосфере;
5. Расширение границ биосферы
и выход в космос;
6. Открытие новых источников
энергии;
7. Равенство людей всех рас
и религий;
8. Увеличение роли народных
масс в решении вопросов внешней и внутренней
политики;
9. Свобода научной мысли и научного
искания от давления религиозных, философских
и политических устоев и создание условий,
благоприятных для свободной научной
мысли;
10. Продуманная система народного
образования и подъем благосостояния
трудящихся.
11. Разумное преобразование
природы Земли для того, чтобы сделать
ее способной удовлетворить все материальные,
эстетические и духовные потребности
возрастающего населения;
12. Исключение войн из жизни
общества.
Центральной темой учения ноосферы
является единство человечества и биосферы.
Вернадский раскрывает значение единства
и организованности биосферы в развитии
человечества. Это позволяет понять роль
и место человека в эволюции биосферы
и ее закономерность перехода.
Одной из главных идей трудов
Вернадского является то, что человек
не может существовать отдельно от природы,
так как он является ее неотъемлемой частью.
Это единство обусловлено, прежде всего,
неразрывностью человека и окружающей
среды, которую пытался доказать ученый.
Человечество само по себе природное явление,
тем самым доказывая, что влияние сказывается
не только на среде, но и на мысли.
Список использованной
литературы
1. Коробкин В. И., Передельский
Л. В. Экология для студентов вузов.
Ростов-на-Дону, «Феникс» - 2001
г.
2. Рузавин Г.И. Концепция современного
естествознания. Москва –
2006 г.
3. Степановских А.С. Общая экология.
Курган: ГИПП «Зауралье», 1999г.
4. Вернадский В.И. Биосфера
и ноосфера. Москва – 1989 г.
5. Чернова Н. И., Былова А.М. Общая
экология. Москва, «Дрофа» - 2004г.