Учение В.И. Вернадского о биосфере

Вернадский Владимир Иванович (1868–1945) – выдающийся русский ученый-геохимик, основоположник учения о биосфере, изложенного в монографиях «Биосфера» (1926) и «Несколько слов о ноосфере» (1944).

Учение академика В.И. Вернадского о биосфере представляет собой:

– обобщение естественнонаучных знаний;

– вобрало в себя эволюционные взгляды Ч. Дарвина и периодический закон Д.И. Менделеева, теорию единства пространства и времени А. Эйнштейна;

– идеи о неразрывной связи живой и неживой природы отечественных и зарубежных ученых.

В работах В.И. Вернадского рассматриваются:

– компоненты биосферы и ее границы;

– функции живого вещества;

– эволюция биосферы.

Структура биосферы

В.И. Вернадский выделил основные компоненты, которые составляют биосферу: живое вещество, косное (неживое) вещество, биогенное вещество, биокосное вещество, радиоактивные вещества, рассеянные атомы, вещества космического происхождения.

· Живое вещество – В.И. Вернадский назвал совокупностью живых организмов, населяющих планету Земля. Это главная сила преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Живое вещество, во все геологические эпохи, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры. Биомасса, как правило – величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. В.И. Вернадский подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.

· Биогенное вещество – осадочные породы органического происхождения – каменный уголь, отложение мела, сапропели.

· Косное вещество – горные породы, в основном магматического происхождения которые составляют земную кору.

· Биокосное вещество, которое возникает в результате расхода и переработки горных пород живыми организмами, например, почва, возникшая в процессе преобразования литосферы под влиянием воздуха, воды, живых организмов.

· Радиоактивные вещества, поступающие в биосферу в результате естественных ядерных преобразований, при извержении вулканов; процессы их носят циклический характер.

· Рассеянные атомы, не связанные в химические соединения, которые при благоприятных условиях включаются в те или иные химические процессы и образуют новые соединения.

· Вещества космического происхождения – космическая пыль и метеориты, которые оказывают влияние на газовый, ионный и аэрозольный состав верхних слоев атмосферы, а также на прохождение солнечных лучей.

Биосфера – это часть литосферы, атмосферы и гидросферы, заселенная живым веществом. В.И. Вернадский отмечал, что живое вещество в основном сконцентрировано в приповерхностном слое суши и воды, где находится более 90% биомассы Земли. Он доказал, что вместе взятые организмы, выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни нашей планеты. Геологическая деятельность живых организмов проявляется как следствие следующих особенностей:

– живые организмы связаны с окружающей средой и взаимодействуют с ней в результате обмена веществом и энергией;

– обмен веществ организмов со средой осуществляется в процессе биологического круговорота веществ;

– эффект результатов деятельности организмов осуществляется длительно на протяжении даже геологических эпох.

В.И. Вернадский впервые показал, что наружное состояние коры находится под влиянием живых организмов, с деятельностью которых связан великий планетарный процесс – миграция химических элементов в биосфере.

Экология выявляет закономерности протекания изучаемых процессов и формирует их в виде кратких логических и проверенных практикой положений – законов. К таким законам относится закон, сформулированный В.И. Вернадским: «Закон биогенной миграции атомов». Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества – биогенная миграция.

Границы биосферы совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли. Это обусловлено наличием условий жизни, т. е. достаточное количество воды, нормальный физико-химический состав тропосферы, температурный режим и другие факторы.

В пределах биосферы нет абсолютно безжизненных пространств. В.И. Вернадский высказал идею, что живое вещество способно «растекаться» по поверхности планеты, оно с огромной скоростью захватывает все не занятые участки биосферы, что обуславливает «давление жизни» на неживую природу.

Влияние живых организмов на все протекающие в биосфере процессы, по мнению В.И. Вернадского, в основном связано с их способностью к размножению. Он подсчитал, что если бы условия жизни определенных организмов были исключительно благоприятными, то они были бы способны «охватить поверхность планеты» в течение следующего времени:

– муха домашняя – 1 год;

– курица – 18 лет;

– крыса – 8 лет;

– слон – 1000 лет.

Биосфера по вертикали разделяется на две обособленные области:

– верхнюю, освещенную светом – фотобиосферу, где происходит сложный процесс – фотосинтез;

– нижнюю «темную» – меланобиосферу, в которой фотосинтез невозможен. Граница между ними проходит по поверхности Земли.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20–25 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу до глубинных слоев океана. В.И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На наличие жизни и границы биосферы оказывает влияние наличие кислорода, углекислого газа, воды в её жидкой фазе, слишком высокие и низкие температуры, минеральные элементы, концентрация солей.

В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются условиями жизни. В океанической биосфере нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) и изотермой в 100°С в литосфере. По данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове эта цифра составляет около 6 км). Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км. Вверх, в атмосферу биосфера простирается не выше наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22–24 км. Следовательно, предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33–35 км.