Биосфера и космос кратко
Обновлено: 05.07.2024
В.В. Братков, Н.И. Овдиенко
Геоэкология
Учебное пособие. — М., 2005.
4.1. Основные свойства и функции биосферы
4.1.1. Биосфера и космическая энергия
Здесь необходимо рассмотреть три положения, высказанные В.И.Вернадским.
Первое — о пространственном распространении биосферы. Биосфера составлена из участков разного пространства, то есть живые организмы обитают в литосфере, атмосфере, гидросфере и почве. В этом смысле биосфера мозаична. Но вместе с тем она образует сплошной покров или сплошную оболочку, то есть определённое пространство, обволакивающее земной шар и проникающее в различные сферы. Особенностью этой оболочки является концентрация в ней энергии, выработанной живым веществом из космической энергии.
Здесь мы подходим ко второму положению В.И. Вернадского — об источниках энергии, вырабатываемой организмами, которое он более полно выражает в своей другой работе:
Таким образом, биосфера — сфера Земли, в которой живое вещество, организмы, принимают и трансформируют поступающую на Землю космическую энергию, или энергию космических излучений, в иные виды энергии — электрическую, химическую, механическую, тепловую и другие. При этом согласно данным радиоастрономии, космические излучения поступают не только в пределах одной октавы видимого спектра, а охватывают десять октав. И взаимодействие этих космических излучений, как галактического, так и внегалактического происхождения, с биосферой ещё подлежит изучению.
И третье положение — организованность биосферы.
Космическое назначение биосферы — обеспечение планеты Земля в составе Солнечной системы постоянным источником выработки излучений определённой частоты, необходимых для поддержания межпланетарного равновесия и энергетическо-информационных связей, обеспечивающих общее эволюционное развитие Солнечной системы.
В ходе эволюции нарастала негэнтропия (отрицательная энтропия) и совершенствовалась организованность самой биосферы. Возникло человечество, и с развитием его сознательной деятельности появилась возможность формирования новой ступени организованности эволюционирующей биосферы — ноосферы.
Космос или космическое пространство – это участки Вселенной, заполненные частицами в основном водорода, но с очень маленькой плотностью, электромагнитным излучением и иным веществом.
Циклом, в переводе с греческого, окружностью, считается совокупность процессов, явлений и тому подобного, повторяющаяся через определенный, известный промежуток времени.
Биосфера — это оболочка Земли, где существует жизнь, то есть совокупность всех живых организмов в их взаимодействии и обмене энергией, а также продукты их жизнедеятельности.
Циклы и их влияние
К космическим ритмам, действующим в антропной, человеческой, шкале времени, основную роль играют освещённость, температура, некоторые другие физические параметры атмосферы и гидросферы. Гравитационные процессы, возникающие под воздействием Луны, влияют на океанические приливы. Магнитное поле Земли также регулярно меняет свою ориентацию относительно радиального потока плазмы солнечной короны. Этот цикл составляет 27 дней.
Принято выделять еще климатические. Они связаны с движением Земли по орбите. Их три.
- Первый в 26 тысяч лет. Связан с вращением оси планеты.
- Второй – 41 тысяча лет. Обусловлен с периодами изменения угла наклона оси, вращения планеты к большому кругу небесной сферы.
- И третий в 100 тысяч лет. Равен периоду изменения значения эксцентриситета земной орбиты.
Теории
Например, по утверждению некоторых ученых возникновение и затухание жизни на нашей планете связано с движением Солнечной системы в диске Галактики Млечного пути. Периодичность которого составляет 64 млн. лет. Обнаруженные на дне океана ископаемые останки указали, что биологическое разнообразие на Земле меняется в соответствии с промежутком в 62 млн. лет. А массовые вымирания живых организмов происходили с 250 и 450 млн. лет назад. Такую цикличность объясняют движением всей Галактик вокруг какого-то центра и прохождения зон с неблагоприятными для жизни условиями. В своем движении галактики сближаются между собой и другими скоплениями звезд, что изменяет гравитационные функции. Это также влияет на планеты, входящие в их состав, и биосферу Земли в том числе. Нарушение гравитационных показателей влечет за собой изменение радиационного фона и климата. Доказательством этого существуют. Климат на Земле менялся не раз, что приводило к массовой гибели живых организмов. Изменение гравитационного поля может привести к появлению ударной волны огромной мощности и движущейся со скоростью до 1000 км/сек.
В научных кругах космос и биосфера объединены теорией происхождения жизни. Причем теории различаются в способе появления первых живых объектов. Одни утверждают космическое их происхождении, другие о благоприятно сложившихся на планете обстоятельствах и условиях.
Так, считают, связана биосфера и космические циклы.
Влияние Солнца
Космос и биосфера – это в первую очередь Солнце и Земля.
В спектре электромагнитного излучения Солнца, для жизни представляет наибольшую опасность – ультрафиолетовое. Под его воздействием начинаются химические реакции, в результате которых происходит изменения в молекулах нуклеиновых кислот и белков, приводящие к мутациям и гибели клеток. Преграждает губительное излучение озоновый слой атмосферы.
Энергия Солнца, достигающая земной поверхности, благоприятно воздействует на все живое. Благодаря ей зеленые растения, превращают углекислый газ в кислород, необходимый для дыхания живых существ. Это процесс называется фотосинтез. Ежегодно на Земле синтезируется таким способом до 200 млрд. тонн кислорода и поглощается около 300 млрд. тонн углекислого газа.
Влияние Земли
Космос и биосфера взаимодействуют еще одним способом. Ведь сама Земля является космическим объектом. А процессы, происходящие в той ее части, в которую не входит биосфера, но влияют на нее тоже можно отнести к космическим. Наша планета состоит из ядра, мантии и коры. Ядро состоит из железа и никеля. Температура внутри него достигает 10000 К, плотность 15 г/см 3 и давление 4-105 дин/см 2 . Такие условия соответствуют реакции ядерного синтеза тяжелых элементов. Происходит замещение метеоритного железа с поверхности Земли на элементы распада в ядре. В течение миллиардов лет, такое движение формирует оболочку планеты. Этот цикл по некоторым оценкам длится уже почти 5 млрд. лет.
В. И. Вернадский высказал предположение о геологических функциях живого вещества и представление о совокупности органического мира в виде нераздельного целого.
Введение Вернадским понятия живого вещества вывело понимание жизни на новый уровень – биосферный. Это позволило понять жизнь как геологическую силу планеты, которая формирует облик Земли. Кроме того, введение этого понятии дало возможность решить вопрос о проблемах геологической активности живого вещества и источниках энергии для этого.
Современная наука классифицирует геологическую роль живого вещества по следующим категориям:
- средообразующая
- деструктивная
- энергетическая
- концентрационная
- транспортная.
Это основано на том, что живые организмы порождают миграцию химических элементов в биосфере путем метаболизма, непрерывной смены поколений. Этим объясняется решающая роль живого вещества и биосферы в формировании современной атмосферы, литосферы и гидросферы Земли.
Биосферой называется живое вещество и преобразованное им косное вещество.
Это понятие является основополагающим для биогеохимии.
Биосфера открыта космосу. Она получает из него потоки космической энергии, используя которое, живое вещество преобразует планету. Результатом действия космических сил является само образование биосферы, включая происхождение жизни на Земле.
Космические излучения, и главным образом энергия Солнца, постоянно влияют на все явления на Земле.
Готовые работы на аналогичную тему
Основателем гелиобиологии А.Л. Чижевским было отмечено, что все процессы и явления на Земле проходят под влиянием Солнца. Оно является основным источником энергии, а также причиной всех процессов на Земле – от атмосферных явлений до умственной деятельности человека.
Эта связь между солнечной активностью и процессами в биосфере была замечена еще в 18 веке. Чижевский обобщил известные ранее данные и предположил, что Солнце определяет ритм большинства биологических процессов, происходящих на Земле.
Связь между солнечной активностью и процессами в биосфере заметили еще в 18 веке. Чижевский обобщил полученные ранее сведения и сделал вывод, что Солнце определяет ритм большей части биологических процессов, протекающих на Земле. Образование большого количества пятен и появления хромосферных вспышек сопровождается развитием эпидемий на Земле, усиливающимся ростом деревьев и особенно активным размножением микроорганизмов.
На сезонные изменения в окружающей среде чутко реагируют все живые организмы, в том числе и человек. На протяжении года у него изменяется состав тканей и клеток, а также меняется интенсивность обмена веществ.
Распространение многих заболеваний тоже зависит от состояния солнечной активности. Например, Чижевский доказал, что все жизненные циклы холеры, а также периоды активного размножения млекопитающих, насекомых и вирусов совпадают с циклами солнечной активности, длительность которых составляет 11 лет.
Связь человека с космосом
Люди подвержены действию космической энергии и солнечной радиации. Организм человека подстраивается под ритмы биогеосферы так же, как организмы других живых существ.
Обмен веществ человека происходит в циркадном ритме, наследующемся из поколения в поколение. По такому графику функционирует и вегетативная нервная система. Согласно данным статистики, даже рождение и смерть происходят чаще в темное время суток.
По данным исследований гематологов, норма свертываемости крови у здоровых увеличивается в два раза в период солнечной активности, поэтому при увеличении солнечных пятен возрастают случаи инсультов и инфарктов.
Чижевский также установил, что максимум общественной активности приходится на максимум солнечной активности. Социальные конфликты, по мнению Чижевского, предопределяются активностью Солнца. Это подтверждает связь человека и космоса и указывает на их взаимовлияние.
Теория пассионарности
Идеи о связи биосферы, человека и космоса стали основой гипотезы о пассионарном толчке, выдвинутом Л. Н. Гумилевым. ключевым понятием теории энтогенеза является понятие пассионарности, которое означает повышенное стремление к действию.
Появление этого признака у человека является мутацией, которая затрагивает энергетические механизмы. Носитель пассионарности способен получать из окружающей среды больше энергии, чем ему необходимо. Избыток этой энергии направляется в любую область деятельности, выбор которой зависит от склонностей самого человека.
Со временем представления о связи космоса и биосферы, человека и космоса, общества и космоса стали важной частью научного мировоззрения. Эти представления являются неотъемлемой частью современной культуры. Совокупность этих взглядов получила название космизма, а процесс формирование мировоззрения называется космизацией философии и науки.
Выделяются следующие признаки космизма:
- внедрение идей о связи Земли и Космоса в сознание общества
- смена антропоцентризма биосфероцентризмом, который означает зависимость интересов человека от потребностей всей планеты и живого на ней.
По мнению Циолковского, Земле принадлежит особая роль во Вселенной. Она включена в категорию молодых планет, лишь небольшому числу которых будет дана возможность самостоятельного развития. Задача Земли в союзе высших разумных существ космоса – внести свой вклад в совершенствование космоса. Для этого жителям Земли необходимо начать расселение на других планетах Вселенной. То есть, ключевая идея космической философии состоит в переселении с Земли и заселение Космоса.
Это дало новое понимание роли и места человека во Вселенной. Он стал рассматриваться как вершина развития материи и на Земле, и в Солнечной системе, а возможно, и во Вселенной. Человек рассматривается как сила, способная осваивать и преобразовывать космос. В результате этого в современной науке сформировался антропный принцип.
Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при которой вода может находиться в жидком состоянии.
Земля получает от солнца огромное количество энергии и сохраняет при этом примерно постоянную температуру. Значит наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космос: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.
Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.
6. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается
Планета Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения- хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.
В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода ( которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам- организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной используемый автотрофами источник энергии-Солнце. Гетеротрофы-это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального- минерального- состояния.
Деструктивная (разрушающая) функция совершается представителями каждого из царств живого вещества. Распад, разложение - неотъемлемое свойство обмена веществ каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле; но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.
В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.
В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.
7. Биогенная миграция атомов- экосистемное свойство биосферы
Конечное количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ.
Живое вещество является совершенным приемником солнечной энергии.
Живое вещество разных царств и разного рода обеспечивает непрерывный круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.
Читайте также: