Учение В.И. Вернадского о биосфере, основные его положения

Центральным пунктом изучения в теории Вернадского является понятие о живом веществе, т.е. совокупности всех живых организмов. Кроме живого вещества Вернадский выделял еще косное вещество (воздух, вода, минералы). Между живым веществом и косным находятся биокосные вещества (остатки живых организмов, например, навоз).

Отличия живого вещества от косного заключаются в следующем:

изменения и процессы в живом веществе происходят быстрее, чем в косных телах, поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического времени, а в неживых телах геологического времени. 1 секунда геологического времени = 100 тысяч лет исторического;

в живых организмах существует непрерывный ток атомов: из живых в неживое, и наоборот;

только в живых организмах происходят качественные изменения в ходе геологического времени, т.е. эволюция;

живые организмы изменяются в зависимости от окружающей среды.

Вернадский выдвинул предположение, что живые организмы сами по себе эволюционируют. Он поставил вопрос: «Есть ли у жизни начало?», на который он отвечает в поддерживаемой им концепции вечной жизни о том, что Земля существует вечно, и поэтому жизнь на ней не имеет начала.

Согласно данной теории биосфера выполняет несколько функций:

кислородная, т.к. часть биосферы выделяет кислород;

почвообразующая;

хемосинтезирующая – синтез органических веществ из неорганических, возможный только в бактериях (например, только бактерии способны аккумулировать азот из воздуха);

круговорот веществ (атомов) в природе, в котором участвует вся атмосфера в целом;

структурная – некоторые живые организмы способны изменять облик Земли и т.д.

По Вернадскому работа живого вещества в биосфере может быть выражена в двух основных формах:

химическая или биохимическая (I род геологической деятельности);

механическая (II род геологической деятельности).

I род геологической деятельности проявляется в обмене веществ внутри живых организмов, в результате которого происходит постоянных кругооборот атомов.

При этом большое значение имеет количество пропускаемых веществ через тот или иной живой организм. По некоторым данным установлено, что через организм человека за всю его жизнь проходит около: 75 т воды, 17 т углеводов, 2,5 т белка, 1,5 т жира.

Сущность II рода геологической деятельности проявляется только в тех экосистемах, где хорошо развит почвенный покров, который позволяет создавать норы, укрытия, т.е. разрыхлять почву.

5) Вернадский для понимания работы живого вещества в биосфере ввел 3 биогеохимических принципа:

биогенная миграция атомов всегда стремится к максимальному значению. Это выражается в способности некоторых живых организмов неограниченно размножаться;

эволюция видов в ходе геологического времени ведет к образованию таких организмов, которые увеличивают миграцию атомов;

заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества.

С появлением человека, по учению Вернадского, биосфера переходит в качественно новую сферу – ноосферу, т.е. сферу человеческого разума.

Для этого должны быть выполнены следующие условия:

заселение человеком всей планеты;

резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

усиление связей, в т.ч. политических, между всеми странами;

начало преобладания роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в земной коре;

расширение границ биосферы и выход в космос;

открытие новых источников энергии;

равенство людей всех рас и религий;

увеличение роли народных масс в решении вопросов внутренней и внешней политики;

свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений, а также создание в государстве благоприятных условий для свободного развития научной мысли;

продуманная система народного образования и повышения благосостояния трудящихся; создание реальной возможности не допустить голода, нищеты;

разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности;

исключение войн из жизни общества.

6) Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, трендгодичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Эволюция экосистем

Все экосистемы эволюционируют во времени. Последовательная смена экосистем называется экологической сукцессией. Сукцессияпроисходит, главным образом, под влиянием процессов, протекающих внутри сообщества при взаимодействии с окружающей средой. Первичная сукцессия начинается с освоения среды, которая до этого не была обитаема: разрушенная горная порода, скала, песчаная дюн и т.д. Здесь велика роль первых поселенцев: бактерий, цианобактерий, лишайников, водорослей. Выделяя продукты жизнедеятельности, они изменяют материнскую породу, разрушают ее и способствуют почвообразованию. Отмирая, первичные живые организмы обогащают поверхностный слой органическими веществами, что позволяет поселяться другим организмам. Они постепенно создают условия для все большего разнообразия организмов. Сообщество растений и животных усложняется, пока не достигает определенного равновесия со средой. Вторичная сукцессия развивается на месте уже имевшегося ранее сформированного сообщества, например, на месте пожарища или заброшенного поля. На пепелище поселяются светолюбивые растения, под их пологом развиваются теневыносливые виды. Появление растительности улучшает состояние почвы, на которой начинают произрастать уже другие виды, вытесняя первых поселенцев. Вторичная сукцессия происходит во времени и, в зависимости от почвы, может быть быстрой или медленной.

Принцип сохранения упорядоченности (И. Пригожин). В открытых системах энтропия не возрастает, а уменьшается, пока не достигается минимальная постоянная величина.

7) Понятие о трофических уровнях. Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания. Кодному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные животные — второй (уровень первичных консу-ментов), первичные хищники, поедающие травоядных, — третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники — четвертый (уровень третичных консументов). Трофических уровней может быть и больше, когда учитываются паразиты, живущие на консументах предыдущих уровней.

Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой поток вещества и энергии в экосистеме, основу ее организации.

Трофическая структура экосистемы.В результате последовательности превращений энергии в пищевых цепях каждое сообщество живых организмов в экосистеме приобретает определенную трофическую структуру. Трофическая структура сообщества отражает соотношение между продуцентами, консументами (отдельно первого, второго и т.д. порядков) и редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или пх биомассой, или заключенной в них энергией, рассчитанными на единицу площади в единицу времени.

Трофическую структуру обычно изображают в виде экологических пирамид.Эту графическую модель разработал в 1927 г. американский зоолог Чарльз Элтон. Основанием пирамиды служит первый трофический уровень — уровень продуцентов, а следующие этажи пирамиды образованы последующими уровнями — консументами различных порядков. Высота всех блоков одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне. Различают три способа построения экологических пирамид.

1. Пирамида чисел(численностей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. Например, чтобы прокормить одного волка, необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. Иногда пирамиды чисел могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами — насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых).

2. Пирамида биомасс— соотношение масс организмов разных трофических уровней. Обычно в наземных биоценозах общая масса продуцентов больше, чем каждого последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д. Если организмы не слишком различаются по размерам, то на графике обычно получается ступенчатая пирамида с суживающейся верхушкой. Так, для образования 1 кг говядины необходимо 70—90 кг свежей травы.

В водных экосистемах можно также получить обращенную, или перевернутую, пирамиду биомасс, когда биомасса продуцентов оказывается меньшей, нежели консументов, а иногда и редуцентов. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона общая масса в данный момент его может быть меньше, нежели у потребителей-консументов (киты, крупные рыбы, моллюски).

Пирамиды чисел и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем. Пирамида чисел позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без последствий для нормального их воспроизведения.

3. Пирамида энергииотражает величину потока энергии, скорость про хождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энер гии, а скорость продуцирования пищи.

Установлено, что максимальная величина энергии, передающейся на следующий трофический уровень, может в некоторых случаях составлять 30 % от предыдущего, и это в лучшем случае. Во многих биоценозах, пищевых цепях величина передаваемой энергии может составлять всего лишь 1 %.

В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий (закон 10 процентов), согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная часть энергии теряется в виде теплового излучения, на движение и т.д. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности.

Если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собственная масса может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г. У древесных растений эта доля много ниже из-за того, что древесина плохо усваивается организмами. Для трав и морских водорослей эта величина значительно больше, поскольку у них отсутствуют трудноусвояемые ткани. Однако общая закономерность процесса передачи энергии остается: через верхние трофические уровни ее проходит значительно меньше, чем через нижние.

Вот почему цепи питания обычно не могут иметь более 3—5 (редко 6) звеньев, а экологические пирамиды не могут состоять из большого количества этажей. К конечному звену пищевой цепи так же, как и к верхнему этажу экологической пирамиды, будет поступать так мало энергии, что ее не хватит в случае увеличения числа организмов.

8) Понятие "ноосфера" и его специфика

В. И. Вернадский считал, что с возникновением человека и с развитием его производственной деятельности к человечеству начинает переходить роль основного геологического фактора всех изменений, происходящих на поверхности планеты. Этот тезис утверждена богатым фактическим материалом в работах ученика В. И. Вернадского А. Е. Ферсмана. Сейчас положение о человечестве как геологический фактор почти ни у кого не вызывает сомнений, поскольку изменения, вызванные человеком на планете, носят явно глобальный характер.
В этой связи перед людьми встает целый комплекс задач не только научно-технического, но и социального порядка, сводится к одной цели - не допустить, чтобы изменения природной сферы происходили в ущерб самим же людям и другим формам жизни, придать им разумно направленный характер. В этом случае биосфера будет переведена регулирующей деятельностью людей в качественно новое состояние, для отображения которого необходимо соответствующее понятие. Поскольку это состояние возникает как функция разумной деятельности людей, В. И. Вернадский предложил использовать понятие "ноосфера".
Ноосфера - это целостная планетная оболочка Земли, населенная людьми и рационально преобразованная ими в соответствии с законами сохранения и поддержания жизни для гармоничного сосуществования общества с окружающими природными условиями. Понятие "ноосфера" станет центральным междисциплинарным понятием и будет играть важную роль в построении целостной системы знаний об окружающей общество природу во взаимосвязи всех его частей.
Может возникнуть вопрос: если понятие "ноосфера" относится к будущему состояния природной среды, то какой смысл употреблять его теперь и чем оно лучше от таких понятий, как "антропосфера", "техносфера", "социосфера"? Прежде чем ответить, стоит задуматься над одной социальной закономерностью, все более властно заявляет о себе по мере развития общества. Это закономерность растущего влияния сознательно намечаемого будущего на настоящее.
Возможность такой временной инверсии возникла тогда, когда появился мыслящий субъект, организует свои действия по заранее намеченному плану. Однако развитие общества в целом складывалось в значительной степени стихийно и только возникновения глобальных проблем современности, и особенно экологических проблем, побуждает страны мира перейти к стратегии сознательно регулируемого развития.
Первой попыткой такого перехода является предложенная мира глобальным форумом "Рио-92" концепция устойчивого развития. Основная идея ее - развитие современного общества должен быть организован таким образом, чтобы не наносить необратимого ущерба природной среде и не знедолюваты последующие поколения людей в отношении необходимых им жизненных ресурсов.
Обеспечить такое развитие общества невозможно без перспективного планирования всех компонентов социума и прежде имеющихся ресурсов на планете и возможных вариантах их компенсации по мере истощения в будущем. Таким образом, концепция устойчивого развития можно рассматривать как дальнейшую конкретизацию концепции В. И. Вернадского о ноосфере.
Применительно к социальным явлениям прогнозные понятия давно используются в общественных науках. Новизна ситуации заключается в том, что концепция ноосферы и концепция устойчивого развития кладут начало применению прогнозных понятий в социоприродной области знаний, где, кроме социальных, прогнозируются также природные события в их комплексной взаимосвязи.

9) ДЕГРАДАЦИЯ ПРИРОДЫ

нарушение экологии, равновесия, вызываемое естественными (землетрясения, извержения вулканов, ураганы, тайфуны, наводнения, пожары и т. п.) или антропогенными (вырубка лесов на большой территории, загрязнение водоемов, атмосферы, почвы, перевыпас, браконьерство, неконтролируемые рыболовство и охота и т. п.) причинами.

Коэволюция – параллельная, совместная, взаимосвязанная эволюция.

Несовпадение скоростей природного эволюционного процесса, идущего очень медленно, и социально – экономического развития человечества, происходящего намного быстрее, ведет при неуправляемой форме взаимоотношений к деградации природы, поскольку антропогенный фактор оказывается слишком мощным в направленности эволюции, приводящим не столько к изменению видов сколько к вымиранию.

Смысл коэволюции в системе «общество – природа».

Длительное нарушение этого принципа в настоящее время ведет к глобальной экологической катастрофе.

Выход заключается в регулируемом, сознательно ограничиваемом воздействии человечества на природу, в построении ноосферы

Суть Гея – гипотезы: Земля является саморегулирующейся системой, способной сохранять химический состав атмосферы и тем самым поддерживать благоприятное для жизни постоянство климата. Это система, которая обладает свойствами гомеостаза, способного нейтрализовать неблагоприятные внешние воздействия в пределах способности к саморегуляции. Когда подобная система попадает в состояние стресса, близкого к границам саморегуляции, маленькое потрясение может толкнуть ее к переходу в новое стабильное состояние или даже полностью уничтожить.

Авторами гипотезы Геи – Земли являются английский химик Джеймс Лавлок и американский микробиолог Линн Маргулис.

10) Глобалистика — междисциплинарная форма знания в области международных отношений и мировой политики, которая стремится преодолеть кризис гуманитарных наук, разделенных часто непреодолимой специализацией и трансформацией предметов исследования под воздействием процессов, происходящих в современном мире. Глобалистика выступает как аналитическая дисциплина пока еще с размытыми контурами своего предмета исследования. Отсюда многоголосие исследователей, отдающие приоритет в глобалистике, соответственно, политике, экономике, социологии или культуре^[1].

Глобалистика выявляет сущность, тенденции и причины процессов глобализации, других глобальных процессов и проблем, поиск путей утверждения позитивных и преодоления негативных для человека и биосферы последствий этих процессов.

Термин «глобалистика» также употребляется для обозначения совокупности научных, философских, культурологических и прикладных исследований различных аспектов глобализации и глобальных проблем, включая полученные результаты таких исследований и практическую деятельность по их реализации в экономической, социальной, политической сферах. Глобалистика рождена интеграционными процессами, характерными для современной науки и представляет собой сферу исследования и познания, где различные научные дисциплины и философия взаимодействуют друг с другом, каждая с позиции своего предмета и метода.

Глобалистика как самостоятельное научное направление стала складываться в 60-е годы ХХ века. В это время наблюдалось обострение экологической обстановки, отразившее сложность, многообразие и динамичность эпохи, её технократический,сциентистский характер

Формирование глобалистики можно разделить на 4 этапа:

Конец 1960-х – начало 1970-х годов. Этот этап был посвящен изучению отдельных глобальных проблем и не объединял их в целостную систему.

Вторая половина 1970-х годов. Становление важнейших теоретических направлений и определение рамок объекта исследования.

1980-е года. Осуществление попыток практических действий, принцип: «Думать глобально, действовать локально».

Рубеж 1980-х - 1990-х годов. Особенно остро встают проблемы обеспечения безопасности, развивается политическая глобалистика. Важной вехой периода стала Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.), на которой была выдвинута концепция устойчивого развития.

В то время, когда глобалистика еще не сформировалась как область научного знания, важный вклад в неё внесли такие ученые, как:В. И. Вернадский, П. Тейар де Шарден, К. Ясперс, К. Э. Циолковский и другие.

11) Доклады Римскому клубу

Первой работой под эгидой Римского клуба была математическая модель, имитирующая мировую ситуацию – “Мир – 1”. Ее создатель - Джей Форрестор - профессор прикладной математики и кибернетики Массачусетского технологического университета, разработал в 4-х недельный срок весьма примитивную модель, состоящую из более чем 40 нелинейных уравнений, описывающих взаимосвязь следующих 5 параметров: населения, капиталовложения, использования не возобновляемых ресурсов, загрязнение окружающей среды и производство продовольствия.

Так, впервые, была реализована идея глобального моделирования. Модель предсказывала, что человечество идет к неминуемой катастрофе. Модель была примитивной и грубой, поэтому было решено создать новую, более совершенную модель. По совету Форрестора, группу по созданию новой модели мирового развития возглавил Деннис Медоуз. Используя экономико-математические модели Джея Форрестора Медоуз создал модель “Мир – 3”.

12 марта 1972 г. в Вашингтоне, в Смитсоновском институте был представлен первый доклад Римскому клубу “Пределы роста”, разработанный специалистом в области системной динамики, профессором Массачусетского университета Деннисом Медоузом.

Модель давала самые мрачные прогнозы на будущее. Через 75 лет утверждал доклад, сырьевые ресурсы будут исчерпаны, а нехватка продовольствия станет катастрофической.

С тех пор по инициативе Римского клуба было выполнено 18 исследовательских проектов /8/, результаты которых представлены в форме докладов Римскому клубу. К числу основных из них относятся:

“Пределы роста”, 1972 г. (рук. Д.Медоуз);

“Человечество на поворотном пункте”, 1974 г. (М.Месарович и Э.Пестель);

“Пересмотр международного порядка”, 1976 г. (Я.Тинберген);

“За пределами века расточительства”, 1978 г. (Д.Габор);

“Цели для человечества”, 1977 г. (рук. Э.Ласло);

“Энергия: обратный счет”, 1978 г. (рук. Т. Монтбрил)

“Нет пределов обучению”, 1979 г. (рук. Дж.Боткин, М.Эльманджера, М.Малица);

“Третий мир: три четверти мира”, 1980 г. (М.Гренье)

“Диалог о благосостоянии и благополучии”, 1980 г. (О.Джарини)

“Маршруты, ведущие в будущее”, 1980 г. (Б.Гаврилишин);

“Микроэлектроника и общество”, 1982 г. (рук. Г.Фридрихс, А.Шафф);

“Революция босоногих”, 1985 г. (Б.Шнейдер) и др.