Учение В.И.Вернадского о биосфере

Содержание

 

Введение

1. В.И.Вернадский: начало и вечность жизни на земле

2. Учение В.И.Вернадского о биосфере

Заключение

Список использованной литературы

Введение

 

Владимир Иванович Вернадский - российский естествоиспытатель, специалист в области наук о Земле, основатель ряда новых наук и научных направлений. Родился в Петербурге 28 февраля (12 марта) 1863 г.

В 1873-1881 гг. В.И.Вернадский учился в классических гимназиях Харькова и Петербурга. В 1881-1885 гг. обучался на естественном отделении физико-математического факультета Петербургского университета. В университете Вернадский начал работать в области естественных наук, проблем философии и научного мировоззрения. С 1890 по 1911 г. Вернадский в качестве приват-доцента, а затем профессора преподавал минералогию и кристаллографию в Московском университете, защитил в Петербургском университете магистерскую (1891) и докторскую (1897) диссертации. В конце XIX - начале XX в. в Москве и Петербурге сложилась научная школа Вернадского в области геологии и минералогии. С 1911 г. работал в Академии наук.

Принципиально новый, качественный этап в научном творчестве Вернадского, продолжавшийся до конца жизни, начался с 1916 года, когда он приступил к систематическому исследованию живой природы в атомном и планетарно-космическом аспектах, перейдя одновременно к естественно-историческому изучению человека и человечества, их настоящего и будущего.

В 1922 году вышла работа «Начало и вечность жизни», где он анализирует различные механизмы возникновения жизни и приходит к выводу, что жизнь могла быть вечной и не иметь начала: «Указание на логическую необходимость признания начала для эволюционного процесса имеет скорее философский, чем научный интерес. В конце концов, мы так же мало можем говорить о начале, как и о конце эволюционного процесса».

С 1923-1926 годы он провел за границей, ведя большую научно-исследовательскую и преподавательскую работу. Выходят в свет его лекции по геохимии, статьи по минералогии, кристаллографии, геохимии, биохимии, химии моря, эволюции жизни, а также о геохимической деятельности и будущим человечества. Вернувшись в 1926 году на родину, он публикует свою знаменитую монографию «Биосфера».

С юношеских лет Вернадский всерьез задумывался о жизни и смерти, о связи поколений, о цели человеческого существования - как отдельной личности, так и всего человечества. Жизнь - не случайное явление на земной поверхности. Она теснейшим образом связана со строением земной коры, входит в ее механизм и в этом механизме исполняет величайшей важности функции, без которых он не мог бы существовать. Ею в действительности определяется не только картина окружающей нас природы, создаваемая красками, формами, сообществами растительных и животных организмов, трудом и творчеством культурного человечества, - но ее влияние идет глубже, проникает в более грандиозные химические процессы земной коры. Однако самые точные формулировки и характеристики не исчерпывают проблем жизни. Ясный ум В.И.Вернадского отлично понимал это: «Как мог образоваться этот своеобразный механизм земной коры, каким является охваченное жизнью вещество биосферы, непрерывно действующий в течение сотен миллионов лет геологического времени, - мы не знаем. Это является загадкой так же, как загадкой в общей схеме наших знаний является и сама жизнь».

В.И.Вернадский первым стал исследовать жизнь как целое, как геологически своеобразное живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Он подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по-видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям и участвуя в их изменении.

В представлениях Вернадского о единстве и геологической вечности жизни можно усмотреть что-то от субъективных ощущений. Еще до разработки учения о биосфере ученый писал, что смысл личной жизни определяется ее связью с прошлыми поколениями. Именно в единстве со всем сущим - смысл бессмертия. С помощью науки он пытался найти ответ на проблему сущности жизни - и жизни индивидуальной, бренной, и всеобщей, непрерывной, геологически вечной.

Все вышеизложенное обосновывает актуальность данной темы.

Цель работы: всестороннее изучение и характеристика учения В.И.Вернадского о биосфере, его концепции «о начале и вечной жизни на земле».

Работа состоит из введения, двух частей и списка использованной литературы. Общий объем работы 15 страниц.

1. В.И.Вернадский: начало и вечность жизни на земле

 

Биологическая вечность жизни - «Два синтеза Космоса» - так определил В.И.Вернадский противостояние двух мировоззрений. С одной стороны, Вселенная предполагается величайшей механической системой, с другой — величайшим организмом. В первом случае дело обстоит так, как подразумевает большинство научных теорий. А во втором...

«Было ли когда-нибудь и где-нибудь начало жизни и живого, — спрашивал Вернадский, — или жизнь и живое такие же вечные основы Космоса, какими являются материя и энергия? Характерна ли жизнь и живое только для одной Земли или это есть общее проявление Космоса?..

Каждый из нас знает, как много для всех нас важного ценного и дорогого связано с правильным и точным ответом, разрешением этих вопросов... Ибо нет «вопросов более важных для нас, чем вопросы о загадке жизни, той вечной загадке, которая тысячелетиями стоит перед человечеством... Мы знаем — и это знаем научно, — что космос без материи, без энергии не может существовать. Но достаточно ли материи и энергии — без проявления жизни — для построения Космоса, той Вселенной, которая доступна человеческому разуму?..»

На этот вопрос он предпочел ответить отрицательно, ссылаясь именно на научные сведения, а не на личные симпатии, философские или религиозные убеждения: «...Можно говорить об извечности жизни и проявлений ее организмов, как можно говорить об извечности материального субстрата небесных тел, их тепловых, электрических, магнитных свойств и их проявлений. С этой точки зрения столь же далеким от научных исканий будет являться вопрос о начале жизни, как и вопрос о начале материи, теплоты, электричества, магнетизма, движения».

По мнению Вернадского, представления о мире, основанные на данных физики, химии, математики, механики, чрезвычайно упрощают реальность, предлагая схемы, далекие от действительности. Вселенная при этом превращается либо в хаос, в котором случайно возникают области упорядоченности, либо в грандиознейшую машину, управляемую мировым Разумом или божествами. Для него Вселенная воплощена прежде всего в земной области жизни - биосфере (и в человеке-микрокосме). А здесь царит жизнь. «Эти представления о природе, — продолжает Вернадский, - не менее научны, чем создания космогонии или теоретической физики и химии, и ближе для многих; хотя они так же неполны, как и геометрические схемы упрощенной мысли физиков, но они менее проникнуты призрачными созданиями человеческого ума».

Все биокосмические компоненты научного мировоззрения В.И.Вернадского покоятся на следующей фундаментальной идее: живое вещество, выступая в роли геологически самого мощного химического агента, не только и не столько приспосабливается к внешней среде, но и само созидает и формирует эту среду, действенно ее преобразует, приспосабливая ее к себе, создавая благоприятные условия для максимального проявления своих геохимических возможностей. Для достижения этого эффекта необходимо, чтобы отношения между организмами и их сообществами характеризовались не только взаимной конкуренцией и борьбой, но также и сотрудничеством и взаимопомощью. Учение о живом веществе и биосфере, биогеохимия в настоящее время служат фундаментальными теоретическими и философскими основаниями уже существующих и вновь возникающих наук о Земле, которые иногда принято называть науками биосферного цикла. Это - биоэкология, биогеоценология, экологическая биогеография, биогеология, геогигиена, медицинская экология, геохимическая экология, морская биология и др.Для всего биокосмического мировоззрения В.И.Вернадского, всех его компонентов общей является проблема жизни во Вселенной, которую он рассматривал в нескольких планах.1. Жизнь в условиях земного Космоса. В биокосмическом мировоззрении Вернадского этот аспект проблемы основной и, естественно, наиболее полно разработанный, поскольку связан он с земными условиями существования живых организмов и человека. Его исследованиям посвящены три главных, связанных между собой и друг с другом взаимодействующих компонента:- учение о живом веществе; - биогеохимия; - концепция биосферы. Эти компоненты представляют собой остов биокосмического мировоззрения Вернадского, наиболее достоверную его часть, поскольку она опирается на совокупность строго установленных фактов и эмпирических обобщений (на что обращал внимание сам Вернадский). Однако этим дело не ограничивается: остов обрастает различного рода идеями, догадками, предположениями, совокупность которых также составляет весьма важную часть биокосмического мировоззрения Вернадского. Это уже часть (и данное обстоятельство также подчеркивалось Вернадским) не столько достоверная, сколько вероятностная, скорее область постановки проблем, нежели устоявшихся решений, но проблем захватывающе интересных, ибо ставились они перед наукой и научным сообществом умом поистине гениальным.2. Субмикрокосмос и жизнь. Оказывает ли какое-либо влияние на свойства и проявления жизни лежащий за атомами уровень материи - электроны, другие «элементарные» частицы, иные «субмикрообъекты», их свойства, структуры, присущие им типы симметрии и т.п.? Такой вопрос определенно ставится Вернадским в 20-е гг., и столь же явственно он склоняется к положительному ответу на него. Сейчас хорошо известно, что развитие биологии, как это и предвидел Вернадский, пошло в направлении позитивного разрешения занимавших его в первые десятилетия XX в. вопросов, о чем убедительно свидетельствуют возникновение субмолекулярной биологии, достижения современной генетики, в том числе радиационной генетики, и т.д.3. Жизнь в астрономической Вселенной. В этой плоскости Вернадским ставятся такие вопросы. Представляет ли собою жизнь столь же неотъемлемо присущую Космосу форму бытия, его атрибут, т.е. вечное и неуничтожимое свойство, каковыми являются вещество (материя) и энергия (движение)? Существовал ли когда-либо Космос, полностью лишенный жизни? Если Космос немыслим без материи и энергии, то мыслим ли он вне всяких проявлений живого? Не является ли жизнь во Вселенной столь же вечной, как вечен и сам Космос? Не представляет ли в таком случае жизнь самостоятельную космическую силу, которую мы должны принимать во внимание при построении научной картины мира и в наших возможных в будущем практических расчетах? Уже сама постановка этих вопросов явственно говорит о том, в каком именно направлении Вернадский склонен был искать ответы на них: и здесь прозорливая мысль ученого далеко опережала свое время, о чем убедительно свидетельствуют, в частности, успехи, достигнутые в последние годы в направлении поисков следов внеземной жизни. В связи со сказанным выше естественно возникал также и вопрос иного рода: каковы возможные формы существования живого вещества в Космосе? Логично предположить, отмечал Вернадский, что во Вселенной живое вещество может быть представлено не одними лишь планетарными сгущениями, подобными земной биосфере.Простейшие организмы, чрезвычайно устойчивые к губительным для высокоорганизованных форм воздействиям внешней среды (низкие температуры, высокий уровень радиации и т.п.), могут существовать также в межпланетных пространствах, переносясь вместе с метеоритами и космической пылью.4. Абиогенез и геологическая вечность жизни. В 1920-е гг. Вернадский в принципе еще не отрицал возможности абиогенеза, т.е. возникновения живого из неживого, на нашей планете в отдаленные геологические эпохи ее существования. Более того, он одним из первых обратил внимание на некоторые важнейшие условия его осуществимости (возникновение молекулярной дисимметрии исходных химических веществ, изменение их изотопного состава и др.), получивших впоследствии признание в трудах, посвященных проблеме возникновения земной жизни. Однако строго доказанным научным фактом абиогенез Вернадский никогда не считал (что соответствует положению вещей и на сегодняшний день). Накапливавшиеся новые геологические данные относительно отдаленных периодов истории Земли не позволяли допустить существования в прошлом таких эпох, когда жизни на нашей планете не было, напротив, следы жизнедеятельности простейших организмов, к удивлению, обнаруживались в самых что ни на есть древнейших геологических отложениях. Тем самым проблема абиогенеза, отмечал Вернадский, стала все более походить на задачу о квадратуре круга или вечного двигателя, т.е. трансформировалась, говоря его же словами, в неправильно поставленную проблему, не имеющую решения. Это явилось следствием того, подчеркивал Вернадский, что естествоиспытатели, по установившейся давней традиции, и качественно и количественно резко отделяли биологическое время от геологического дления, что полностью противоречит природе вещей. Если ограничиться только количественной стороной, то обнаруживается, что, согласно фактическим данным, первое совпадает со вторым, т.е. жизнь геологически вечна. Вернадский полагал, что проблема возникновения жизни на Земле теснейшим и неразрывным образом связана с проблемой образования на нашей планете биосферы, вне и помимо которой жизнь на Земле не существует и, видимо, не существовала и в прошлом. Это придает проблеме возникновения жизни на Земле сложный и многоплановый характер. В такой постановке она выходит за рамки одной только биологии и смежных с ней наук и смыкается с рядом проблем астрофизики и космохимии, космологии и астрономии и др. Впоследствии - в 1930-1940-е гг. - проблемы абиогенеза Вернадский специально уже не касался, рассматривая ее как сугубо спекулятивную гипотезу и окончательно утвердившись в убеждении атрибутивности жизни, ее геологической и космической вечности.

Учение В.И.Вернадского о биосфере

 

«Эволюция видов, приводящая к созданию форм, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере», - этот биогеохимический принцип Вернадского утверждает высокую приспосабливаемость живого вещества, пластичность, изменчивость во времени. Живое вещество «приучалось» полнее использовать химические элементы, вовлекая их в круговорот биогенной миграции. Когда более полумиллиарда лет назад появились морские беспозвоночные, имеющие кальциевый наружный скелет, резко усилилась миграция атомов и некоторых соединений кальция. Скелет позвоночных стал фактором усиления миграции атомов фосфора, фтора. Наземная растительность резко активизировала в каменноугольную эпоху круговорот углерода. В земной коре сохраняются свидетельства вспышек, волн жизни в виде скоплений биогенных карбонатов, горючих сланцев, угля, нефти, писчего мела и других минеральных образований, связанных с деятельностью живого вещества, с проявлением организации биосферы.

В своих работах Вернадский не ограничился общим описанием биосферы и выяснением ее общих закономерностей. Он провел и частные, детальные исследования, выразив в формулах и цифрах активность живого вещества, а также проследив судьбу некоторых химических элементов в биосфере. Он показал место биосферы в системе других геосфер планеты.

Учению Вернадского о биосфере суждено было стать ключевой, центральной концепцией современного естествознания. Центральным же 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), а между живым и косным веществами находятся биокосные вещества (остатки живых организмов, например, навоз).

Отличия живого вещества от косного заключаются в следующем:

1) 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;

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

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

4) 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:

1) кислородная, т.к. часть биосферы выделяет кислород;

2) почвообразующая;

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

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

5) 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.

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

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

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

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

3) 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:

1) заселение человеком всей планеты;

2) резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

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

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

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 внутренней и внешней политики;

9) 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;

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

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

12) исключение войн из жизни общества - это условие В.И.Вернадский считал чрезвычайно важным для создания и существования ноосферы.

Процесс образования ноосферы постепенный, и, вероятно, никогда нельзя будет точно указать год или даже десятилетие, с которого переход биосферы в ноосферу можно будет считать завершённым.

В настоящее время учение о биосфере особенно популярно среди экологов и географов, подчас даже считается, что наиболее полная, всесторонняя концепция биосферы разработана представителями этих наук. При этом иногда забывается, что биосфера охватывает иные, более значительные масштабы пространства (вся приповерхностная часть планеты, а не ее отдельные детали) и времени (вся геологическая история Земли, а не только ее отдельные периоды или современность). В этих масштабах наиболее существенно проявляется геологические закономерности, связывающие воедино деятельность живого вещества, организацию биосферы и динамику геосфер, среди которых земной коре принадлежит особая и очень важная роль аккумулятора и трансформатора солнечной и биохимической энергии.

Тем более это важно помнить, анализируя геологическую деятельность человечества, преобразующего биосферу. Для познания биосферы и ноосферы (или техносферы, где проявляется человеческий разум и осуществляются человеком технические преобразования) наиболее оправдан и можно сказать, фундаментален геологический подход, прежде всего геохимический, предложенный Вернадским и лежащий в основе его учения, обобщающего другие более частные концепции биосферы, Не случайно известный американский ученый Дж.Хатчинсон подчеркнул: «Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского...»Кроме того, Вернадский связал учение о биосфере с деятельностью человека не только геологической, но и вообще с многообразными проявлениями человеческой личности и человеческого общества: «В сущности человек, являясь частью биосферы, только по сравнению с наблюдаемыми на ней явлениями может судить о мироздании. Он висит в тонкой пленке биосферы и лишь мыслью проникает вверх и вниз. Все мы, люди, - неразрывная часть живого вещества, приобщенная к его бессмертию, необходимая часть планеты, и космоса, продолжатели деятельности жизни, дети Солнца».
Заключение

 

Анализируя вышеизложенное, можно сказать, что для всего биокосмического мировоззрения В.И.Вернадского, всех его компонентов общей является проблема жизни во Вселенной. Его учение о биосфере стало ключевой, центральной концепцией современного естествознания, центральным пунктом которой является понятие о живом веществе, т.е. совокупности всех живых организмов: согласно представлениям Вернадского, живые организмы без пропусков заполняют всю поверхность планеты: размножением, питанием и дыханием они создают определённое давление на среду, меняют течение всех химических реакций, участвуют в круговороте всех химических элементов. Они выполняют в биосфере строго определённые биогеохимические функции для поддержания жизни на Земле. Наряду с живым веществом В.И.Вернадский вводит понятие косного вещества. Таким образом, косное вещество - горные породы, жидкие и газообразные тела, в совокупности с живым веществом образуют биосферу. Между живым и косным веществом существует непрерывно идущая связь во время дыхания, питания, размножения живого вещества: миграция атомов из косных тел биосферы в живые и обратно.

В работе «Начало и вечность жизни» В.И.Вернадский анализирует различные механизмы возникновения жизни и приходит к выводу, что жизнь могла быть вечной, не иметь начала. Он подчеркивает два важнейших, с геологической точки зрения, положения: во-первых, планетный, геологически закономерный характер жизни, и, во-вторых, теснейшую связь всех геологических процессов в биосфере с деятельностью живого вещества. Таким образом, понимание жизни как планетного явления приводит к представлениям о прямой зависимости существования биосферы от условий, созданных геологическими (в широком смысле слова) процессами.

Таким образом, труды В.И.Вернадского внесли огромный вклад в развитие многих разделов естествознания, принципиально изменили научное мировоззрение XX века, определили положение человека и его научной мысли в эволюции биосферы, позволили по-новому взглянуть на окружающую природу как среду обитания человека, поставили много актуальных проблем и наметили пути их решения в будущем.

Список использованной литературы

1. Баландин Р.К. Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие. / Р.К.Баландин. – Москва: «Знание», 2001. – 121 с.

2. Гумилевский Л.И. Вернадский. - 3-е изд. / Л.И.Гумилевский - М.: Молодая гвардия, 1988. – 255 с.

3. Концепции современного естествознания. Учебник для ВУЗов / В.Н.Лавриненко, В.П. Ратников, В.Ф.Голубь и др. – М: ЮНИТИ, 1999. - 271 с.

4. Концепции современного естествознания. Лекции для студентов дистанционного отделения УГАТУ [Электронный ресурс]. – Уфа, 2005. - Режим доступа: https://www.ugatu.ac.ru/ddo/KSE/01/index12.htm, свободный

5. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2004. – 476 с.