Вернадский о роли живого вещества в эволюции земной оболочки и биосферы

К проблемам изучения роли живого вещества в эволюции земной оболочки и биосферы Вернадский пришел через занятия геохимией и изучение эволюции земной коры. Он был первым, кто понял, что весь лик Земли, ее ландшафты, химизм океана, структура атмосферы – все это порождение жизни. В результате возникла новая научная дисциплина – биогеохимия.

В основе этой картины развития Земли как космического тела должна была лежать некая изначальная гипотеза, фиксирующая факт становления жизни на нашей планете. Вернадский не занимался специально проблемой возникновения жизни, ограничившись констатацией эмпирического факта: жизнь на Земле возникла. Для совокупности всех существующих организмов (включая микроскопические) он ввел термин живое вещество, и, выясняя его полный химический состав, подошел к изучению всех химических и энергетических процессов, которые происходят в той оболочке Земли, в которой существует живое вещество, т.е. в биосфере.

Биосфера – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Сам термин биосфера ввел Э. Зюсс (1875), понимавший ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую «лик Земли». Заслуга же создания целостного учения о биосфере принадлежит Вернадскому.

Биосфера охватывает часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), часть литосферы, особенно кору выветривания, и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2-3 км под поверхность суши и на 1-2 км под дно океана. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил семь разных, но геологически взаимосвязанных типов веществ: живое вещество, биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и др., т.е. вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами), косное вещество (образуется в процессах, в которых живые организмы не участвуют), биокосное вещество (создается одновременно живыми организмами и в ходе процессов неорганической природы, например почва), радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).

Центральное звено в концепции Вернадского о биосфере – представление о живом веществе. «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей. Для того чтобы в этом убедиться, мы должны выразить живые организмы как нечто целое и единое. Так, выраженные организмы представляют живое вещество, т.е. совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих, численно выраженное в элементарном химическом составе, в весе, в энергии. Оно связано с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием, питанием и размножением», – писал В.И. Вернадский в своей книге «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения».

Живое вещество распределено в биосфере крайне неравномерно. Максимум его приходится на приповерхностные участки суши и гидросферы, где в массе развиваются зеленые растения и живущие за их счет гетеротрофные организмы (организмы, использующие в качестве источника углерода экзогенные органические вещества). Более 90 % всего живого вещества биосферы, образованного главным образом углеродом, кислородом, азотом и водородом, приходится на наземную растительность (97-98 % биомассы суши).

Общая масса живого вещества в биосфере оценивается в 1,8-2,5 · 10¹⁸ г (в пересчете на сухое вещество) и составляет лишь незначительную часть массы биосферы (3 · 10²⁴ г). Тем не менее Вернадский, опираясь на многочисленные данные, считал живое вещество наиболее мощным геохимическим и энергетическим фактором, ведущей силой планетарного развития.

Основной источник биохимической активности организмов – солнечная энергия, используемая в процессе фотосинтеза зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами для создания органического вещества, обеспечивающего пищей и энергией все остальные организмы. Благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов около 2 млрд лет назад началось накопление в атмосфере свободного кислорода, затем образовался озоновый слой, защищающий от жесткого космического излучения. Фотосинтез и дыхание зеленых растений поддерживают современный газовый состав атмосферы. Появление кислорода в первичной бескислородной атмосфере Земли рассматривается как важнейший этап эволюции биосферы.

Жизнь на Земле в геологически обозримый период всегда существовала в форме сложно организованных комплексов разнообразных организмов (биоценозов). Вместе с тем живые организмы и среда их обитания тесно связаны, взаимодействуют друг с другом, образуя 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 – их биогеохимические циклы, в ходе которых атомы большинства химических элементов проходят бесчисленное число раз через живое вещество.

В ходе развития жизни неоднократно происходила смена одних групп организмов другими, но при этом всегда поддерживалось более или менее постоянное соотношение форм, выполняющих те или иные геохимические функции.

Совокупная деятельность живого вещества на Земле непрерывно поддерживала режим неорганической среды, необходимой для существования жизни, т.е. относительный гомеостаз (способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств) в биосфере, одним из характерных свойств которой В.И.Вернадский считал организованность. Поэтому биосферу можно также определить как сложную динамическую систему, осуществляющую улавливание, накопление и перенос энергии путем обмена веществ между живым веществом и окружающей средой.

Таким образом, история живого вещества в ходе времени выражается в медленном изменении форм жизни, форм живых организмов, непрерывно связанных между собой генетически, от одного поколения к другому, без перерыва. Веками эта мысль высказывалась в виде догадки. В 1859 г. она наконец получила прочное обоснование в великом учении Ч. Дарвина (1809-1882) об эволюции видов (растений и животных, в том числе и человека).

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Заключение

Одним из центральных звеньев концепции биосферы является учение о живом веществе. В процессе эволюции видов биогенная миграция атомов, т. е. энергия живого вещества биосферы, увеличилась во много раз и продолжает расти, элементов. Живому веществу присуща также высокая скорость протекания химических реакций по сравнению с веществом неживым, где похожие процессы идут в тысячи и миллионы раз медленнее.

Для живого вещества характерно то, что слагающие его химические соединения, главнейшими из которых являются белки, устойчивы только в живых организмах. После завершения процесса жизнедеятельности исходные живые органические вещества разлагаются до химических составных частей. Живое вещество существует на планете в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему вновь образовавшееся генетически связано с живым веществом прошлых эпох. Это главная структурная единица биосферы, определяющая все другие процессы поверхности земной коры. Для живого вещества характерно наличие эволюционного процесса. Генетическая информация любого организма зашифрована в каждой его клетке.

Современная биосфера образовалась в результате длительной эволюции под влиянием совокупности космических, геофизических и геохимических факторов. Первоначальным источником всех процессов, протекавших на Земле, было Солнце, но главную роль в становлении и последующем развитии биосферы сыграл фотосинтез. Биологическая основа генезиса биосферы связана с появлением организмов, способных использовать внешний источник энергии, в данном случае энергию Солнца, для образования из простейших соединений органических веществ, необходимых для жизни.

Сегодня общепризнанной является та система взглядов на биосферу, которую создал В. И. Вернадский, который ссылается на Ж.Б. Ламарка, заметив, что "он дал нам представление о роли биосферы в истории нашей планеты".

Впервые идею о геологических функциях "живого вещества", представленного совокупностью всего органического мира в виде " единого нераздельного целого" высказал В. И. Вернадский. В 1919 г. В. И. Вернадский дал одно из самых первых своих определений живого вещества: "Под именем живого вещества я буду подразумевать всю совокупность организмов, растительных и животных, в том числе и человека". Впоследствии он уточнял это определение. Уточнения касались суждений о трансформации (преобразовании) различных форм энергии, их роли в функционировании "живого вещества" и роли "живого вещества" в истории химических элементов на Земле. По Вернадскому живое вещество - это то звено, которое соединяет историю химических элементов с эволюцией организмов и человека, а также с эволюцией всей биосферы.

Список используемой литературы

1. Вонсовский С.В. Современная естественнонаучная картина мира. –М.: НОРМА, 2008. -686с.

2. Горелов А.А. Концепция современного естествознания. –М.: Юнити, 2007. -632с.

3. Дж.Фейкберг. Из чего создан Мир. –М.: Мир, 1989. -299с.

4. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для ВУЗов. –М.: КноРус, 2007. -412с.

5. Концепции современного естествознания. – М.: Высшая школа, 2004. -455с.

6. Колчинский Э. И. Эволюция биосферы. –М: Знание, 2001. -259с.

7. Рузавин Г.И. Концепция современного естествознания. –М.: НОРМА, 2007. -395с.

8. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. -Омега-Л, 2008. -632с.

Суханов А.Д. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. –М.: Дрофа, 2007. -642с.