1. Въведение.

2. Живата материя е съставна част на биосферата.

3. Абиотични (неживи) компоненти на биосферата.

4. Почвата е уникален компонент на биосферата.

5. Биосфера и космос.

6. Екологични взаимодействия на живата материя: кой с какво се храни.

7. Биогенната миграция на атомите е екосистемно свойство на биосферата.

8. Как се е развила биосферата: пет екологични катастрофи.

9. Стабилност на биосферата.

10. Биосфера и човек: опасност за околната среда.

11. Човекът трябва да съхранява разнообразието на биосферата.

12. Заключение.

1. Въведение

Днес един от най-трудните проблеми е пред хората, независимо дали живеят в Африка или в Европа големи градовеили в джунглата. Засяга всеки от нас и никой не може да избяга от него. Това е проблемът за запазването на живота на планетата, оцеляването на човека като един от уникалните видове живи същества.

Решението на този проблем зависи от това как всеки от нас и цялото човечество заедно разбират „забранената линия“, която човечеството не трябва да прекрачва при никакви обстоятелства. Тази „забранена черта“ е законът на живота на планетата.

Човекът е обитател на биосферата. Именно биосферата е обвивката на Земята, в която протича животът на човечеството като цяло и на всеки от нас.

Терминът биосфера е въведен от австралийския геолог Едуард Зюс (1881-1914). Модерна концепциябиосферата се свързва с името на академик V.I. Вернадски.

Биосферата е областта, в която живеят живите организми; обвивката на Земята, чийто състав, структура и енергия се определят от общата активност на живите организми. Горната граница се простира до височината на озоновия екран (20-25 km), долната граница пада на 1-2 km под океанското дъно и средно на 2-3 km на сушата. Биосферата обхваща долната част на атмосферата, хидросферата, педосферата (почвата) и горната част на литосферата (скалите). ).

2. Живата материя е съставна част на биосферата

Биосферата включва всички части на планетата, населени с живот. Това е атмосферата, и океана, и всички части земната повърхност, където се е установил животът във всичките му форми. Основният компонент на биосферата е нейният жива материя.

„...На земната повърхност няма химическа сила, която да е по-постоянно активна и следователно по-мощна в крайните си последици от живите организми, взети като цяло“ (V.I. Vernadsky).

Под каква форма е представена живата материя в биосферата? Живата материя в биосферата е представена под формата на отделни тела - отделни организми.

Живата материя е представена от организми с различни размери. Най-големите от тях са китове. Дължината на тялото на съвременните китове е от 1,1 до 33 м, теглото от 30 кг до 150 т. Към най-високите дървета се отнася вечнозелената секвоя, която достига височина 110-112 м и има диаметър 6-10 м.

Според груба оценка по време на съществуването на живот на Земята в биосферата са съществували повече от един милиард вида.

Сред живите същества преобладават насекомите (има около милион вида). Гръбначните животни съставляват само 2%. . Познатият ни свят на живота се състои от повече от 70% животни, 225% са растения и гъби, 5% са едноклетъчни организми.

Живата материя е разпределена неравномерно в биосферата, образува струпвания на границите литосфера-хидросфера-атмосфера: в резервоари близо до повърхността, на дъното на морета и океани, на повърхността на сушата. На континентите се наблюдават крайбрежни, заливни, езерни, тропически и субтропични концентрации на живот. На сушата преобладават растенията, а в океана – животните.

Масата на живата материя се нарича биомаса. Изразява се в единици маса сухо или влажно вещество, разделени на единици площ или обем на местообитанието.Известно е, че продължителността на живота на всеки отделен организъм има граници, той е смъртен. Как се поддържа непрекъснатостта на живота в биосферата? Непрекъснато възпроизвеждайки се, живите организми образуват поток от редуващи се поколения: появяват се нови същества, които заместват тези, които умират. Така модерно Живо съществопо произход се свързва с жива материя от минали геологични епохи.

Мириади живи същества обитават биосферата и съставляват живата материя на биосферата. Химическият състав на живата материя е подобен на състава на звездите и Слънцето, което потвърждава единството на природата. В живата материя съвременни методимасата, количеството енергия, съдържаща се в него, и естеството на съответното му пространство могат да бъдат измерени. Съвременната жива материя се характеризира с голямо химично разнообразие.

3. Абиотични (неживи) компоненти на биосферата

Вода, въздух, почви, техният химичен състав, физични свойства, предимно температура, космическа радиация, гравитация, магнетизъм - това са абиотичните компоненти на биосферата.

Биосферата включва предимно онези области на планетата, където има условия не само за оцеляване, но и за възпроизводство на живи същества - това е полето на съществуване на живот. В съседство с него са територии, в които живите същества страдат и само оцеляват, но не могат да се размножават – полето на устойчивостта на живота.

Наземни абиотични условия, които определят областта на съществуване на живот:

- достатъчно количество кислород и въглероден диоксид,

- достатъчно количество течна вода, а не лед или пара,

- благоприятни температури: не много високи, за да не се коагулира протеинът, и не твърде ниски, за да работят нормално ензимите, които ускоряват биохимичните реакции,

- едно живо същество се нуждае от жизнен минимум минерали.

4. Почвата е уникален компонент на биосферата

В края на 19в. великият руски естествоизпитател В. В. Докучаев чрез своите изследвания на чернозем и други почви от Руската долина и Кавказ установява, че почвите са естествени тела и във външния си вид характеристики и свойства са много различни от скалите, върху които са се образували. Разпределението им на земната повърхност е подчинено на строги географски закономерности.

Разнообразието от почви е огромно. Това се дължи на разнообразието от комбинации от почвообразуващи фактори: скали, повърхностна възраст, растителни и животински популации и релеф.

Почвата е специално естествено тяло и жизнена среда, която възниква в резултат на трансформацията на скалите на земната повърхност чрез съвместната дейност на живи организми, вода и въздух.

Почвообразуващите процеси на Земята са грандиозни по своя планетарен мащаб и продължителност процеси на създаване на почвени органични вещества, тяхното биологично натрупване и възникване на плодородие.

5. Биосфера и космос

Земята е уникална планета, тя се намира на единственото възможно разстояние от Слънцето, което определя температурата на земната повърхност, при която водата може да бъде в течно състояние.

Земята получава огромно количество енергия от слънцето и в същото време поддържа приблизително постоянна температура. Това означава, че нашата планета излъчва почти същото количество енергия в космоса, каквото получава от космоса: притокът и изходът трябва да бъдат балансирани, в противен случай системата един ден ще загуби стабилност. Земята или ще се нагрее, или ще замръзне и ще се превърне в безжизнено тяло.

Биосферата е тясно свързана с космоса. Потоците от енергия, навлизащи в Земята, създават условия, които поддържат живота. Магнитното поле и озоновият щит предпазват планетата от прекомерна космическа радиация и интензивна слънчева радиация. Космическата радиация, достигаща до биосферата, осигурява фотосинтезата и влияе върху дейността на живите същества.

6. Екологични взаимодействия на живата материя: кой какво яде

Планетата Земя се различава от другите планети по това, че нейната биосфера съдържа вещество, чувствително към потока от слънчева радиация - хлорофил. Именно хлорофилът осигурява преобразуването на електромагнитната енергия от слънчевата радиация в химическа енергия, с помощта на която протича процесът на редукция на въглеродни и азотни оксиди в реакциите на биосинтеза.

В зелено растение възниква фотосинтеза - процесът на производство на въглехидрати от вода и кислороден диоксид (който е във въздуха или водата). В този случай кислородът се отделя като страничен продукт. Зелените растения се класифицират като автотрофи - организми, които вземат всички химични елементи, от които се нуждаят за живот, от заобикалящата ги инертна материя и не се нуждаят от готови вещества, за да изградят телата си. органични съединениядруг организъм. Основният източник на енергия, използван от автотрофите, е Слънцето. Хетеротрофите са организми, които се нуждаят от органична материя, образувана от други организми за тяхното хранене. Хетеротрофите постепенно трансформират органичната материя, образувана от автотрофи, довеждайки я до първоначалното й минерално състояние.

Деструктивната (разрушителната) функция се изпълнява от представители на всяко от царствата на живата материя. Гниенето и разграждането са неразделна част от метаболизма на всеки жив организъм. Растенията образуват органична материя и са най-големите производители на въглехидрати на Земята; но те също отделят кислород, необходим за живота, като страничен продукт от фотосинтезата.

По време на процеса на дишане в телата на всички живи видове се образува въглероден диоксид, който растенията отново използват за фотосинтеза. Има и видове живи същества, за които унищожаването на мъртва органична материя е метод на хранене. Има организми със смесен тип хранене, те се наричат ​​миксотрофи.

В биосферата протичат процеси, които трансформират неорганичната, инертна материя в органична материя и обръщат пренареждането на органичната материя в минерална материя. Движението и преобразуването на веществата в биосферата се извършва с прякото участие на живата материя, всички видове от която са се специализирали в различни начини на хранене.

7. Биогенна миграция на атоми-екосистемно свойство на биосферата

Ограниченото количество материя, което съществува в биосферата, е придобило свойството безкрайност чрез кръговрата на веществата.

Образът на кръговрата на материята в биосферата се създава от колелото на водна мелница. За да се завърти колелото обаче е необходим постоянен воден поток. Така, поток слънчева енергия, идваща от космоса, завърта „колелото на живота” на нашата планета. Колко бързо се върти колелото? По време на биогеохимичните цикли атомите на повечето химически елементипремина безброй пъти през живо същество. Например, целият кислород в атмосферата се „обръща“ в живата материя за 2000 години, въглеродният диоксид за 200-300 години и цялата вода в биосферата за 2 милиона години.

Живата материя е перфектен приемник на слънчева енергия.

Енергията, абсорбирана и използвана в реакцията на фотосинтезата и след това съхранявана като химическа енергия на въглехидратите, е много голяма, съобщава се, че е сравнима с енергията, консумирана от 100 хиляди големи града в продължение на 100 години. Хетеротрофите използват органичната материя на растенията като храна: органичната материя се окислява от кислород, който се доставя на тялото от дихателните органи, с образуването въглероден двуокис- реакцията отива към обратна посока. Следователно това, което прави живота „вечен“, е едновременното съществуване на автотрофи и хетеротрофи.

Фактите и дискусиите за „колелото на живота“ в биосферата дават право да се говори за закона за биогенната миграция на атомите, който е формулиран от V.I. Вернадски: миграцията на химичните елементи на земната повърхност и в биосферата като цяло се извършва или с прякото участие на живата материя, или се случва в среда, чиито геохимични характеристики се определят от живата материя, както тази, която сега обитава биосферата и това, което е действало на Земята през цялата геоложка история.

Разглеждайки въпроса за произхода на живота на Земята, ние накратко споменахме биосферата, живата материя и нейните биогеохимични функции, открити от V.I. Вернадски. Тази тема включва по-подробно проучване на тези въпроси.

В продължение на много стотици човешки поколения взаимодействието на човека с околната среда не е причинило забележими промени в биосферата, но през цялото това време е имало натрупване на знания и сила. Постепенно, използвайки своето интелектуално превъзходство над другите представители на животинския свят, човекът обхвана с дейността си цялата горна обвивка на планетата - цялата биосфера. Тази дейност доведе до опитомяване на животни и отглеждане на култивирани растения. Човекът започна да променя света около себе си и да създаде за себе си нова жива природа, която никога не е съществувала на планетата.

Под въздействието на човешкия труд, от появата на човечеството, процесът на модификация на биосферата и преминаването й в ново качествено състояние започна и продължава да протича с нарастващи темпове. Естествената наука познава по-ранни преходи на биосферата в качествено нови състояния, придружени от нейното почти пълно преустройство. Но този преход е нещо особено, несравнимо явление.

В системата на съвременния научен мироглед концепцията за биосферата заема ключово място в много науки. Развитието на учението за биосферата е неразривно свързано с името на V.I. Вернадски, въпреки че има доста дълга предистория, започваща с книгата на J.-B. Ламарк „Хидрогеология“ (1802), който съдържа едно от първите обосновки на идеята за влиянието на живите организми върху геоложките процеси. Тогава имаше грандиозната многотомна работа на А. Хумболт „Космос“ (първата книга е публикувана през 1845 г.), която събра много факти, потвърждаващи тезата за взаимодействието на живите организми със земните черупки, в които те проникват. Самият термин „биосфера“ е въведен за първи път в науката от немския геолог и палеонтолог Едуард Зюс, който разбира под него независима сфера, пресичаща се с други, в които съществува живот на Земята. Той определя биосферата като съвкупност от организми, ограничени в пространството и времето и живеещи на повърхността на Земята.

Но все още нищо не е казано за геоложката роля на биосферата, за нейната зависимост от планетарните фактори на Земята. За първи път идеята за геоложките функции на живата материя, идеята за съвкупността на всичко органичен святизразени под формата на единно неделимо цяло от В.И. Вернадски. Неговата концепция се развива постепенно, от първата студентска работа „За промяната на почвата на степите от гризачи“ (1884) до „Живата материя“ (ръкопис в началото на 20-те години), „Биосфера“ (1926), „Биогеохимични“. Скици” (1940), както и “Химическият строеж на биосферата на Земята” и “Философски мисли на естествоизпитател”, върху които той работи през последните десетилетия от живота си, са теоретичен резултат от работата на учен и мислител.

Въвеждайки концепцията за живата материя като съвкупността от всички живи организми на планетата, включително и човека, Вернадски по този начин достига качествено ново ниво на анализ на живота и живите същества - биосферата. Това направи възможно разбирането на живота като мощна геоложка сила на нашата планета, която ефективно оформя самия облик на Земята. Във функционално отношение живата материя става връзката, която свързва историята на химичните елементи с еволюцията на биосферата. Въвеждането на тази концепция също така позволи да се постави и разреши въпросът за механизмите на геоложката активност на живата материя и източниците на енергия за това.

Геоложката роля на живата материя се основава на нейните геохимични функции, които съвременната наука класифицира в пет категории: енергийни, концентрационни, разрушителни, средообразуващи, транспортни. Те се основават на факта, че живите организми с дишането, храненето, обмяната на веществата и непрекъснатата смяна на поколенията пораждат най-грандиозното планетарно явление - миграцията на химичните елементи в биосферата. Това предопредели решаващата роля на живата материя и биосферата при формирането на съвременния облик на Земята – нейната атмосфера, хидросфера и литосфера.

Такива грандиозни трансформации на геосферата изискват гигантски разходи на енергия. Неговият източник е биогеохимичната енергия на живата материя на биосферата, открита от Вернадски.

Биосферата е живата материя на планетата и трансформираната от нея инертна материя (образувана без участието на живот). Следователно, това не е биологично, геоложко или географско понятие. Това фундаментална концепциябиогеохимия, един от основните структурни компоненти на организацията на нашата планета и околоземното пространство, сферата, в която протичат биоенергийни процеси и метаболизъм поради дейностите на живота.

Филмът на биосферата, който обгръща Земята, е много тънък. Днес е общоприето, че микробният живот в атмосферата се среща до приблизително 20 - 22 km над земната повърхност, а наличието на живот в дълбоките океански басейни понижава тази граница до 8 - 11 km под морското равнище. Проникването на живот в земната кора е много по-малко, а микроорганизмите са открити по време на дълбоки сондажи и в пластови води на дълбочина не повече от 2 - 3 км. Но този най-тънък филм покрива абсолютно цялата Земя, като не оставя нито едно място на нашата планета (включително пустини и ледени райони на Арктика и Антарктика), където няма живот. Разбира се, количеството жива материя в различните области на биосферата е различно. Най-голямото му количество се намира в горните слоеве на литосферата (почвата), хидросферата и долните слоеве на атмосферата. С навлизането по-дълбоко в земната кора, в океана и по-високо в атмосферата количеството на живата материя намалява, но няма рязка граница между биосферата и заобикалящите земни черупки. И на първо място, в атмосферата няма такава граница, която да направи биосферата затворена за всякаква космическа радиация, както и за слънчевата енергия. Така биосферата е отворена към космоса, окъпана в потоци космическа енергия. Обработвайки тази енергия, живата материя трансформира нашата планета. Самото формиране на биосферата, включително произхода на живота на Земята, е резултат от действието на тези космически сили, най-важният факторфункциониране на биосферата.

Космическата радиация и преди всичко енергията на Слънцето оказват постоянно влияние върху всички явления на Земята. Основателят на хелиобиологията A.L. Чижевски беше особено ангажиран в изследването на слънчево-земните връзки. Той отбеляза, че най-разнообразни и разнообразни явления на Земята - и химически трансформации земната кора, а динамиката на самата планета и нейните съставни части атмосфера, хидро- и литосфера протичат под прякото влияние на Слънцето. Слънцето е основният (наред с космическото лъчение и енергията на радиоактивния разпад в недрата на Земята) източник на енергия, причината за всичко на Земята - от лекия бриз и растежа на растенията до торнадото и ураганите и човешката психика дейност.

Комуникация между циклите слънчева активности процесите в биосферата са забелязани още през 18 век. Тогава английският астроном У. Хершел обръща внимание на връзката между добивите на пшеница и броя на слънчевите петна. IN края на XIXвек, професор в Одеския университет F.N. Шведов, изучавайки част от ствола на стогодишна акация, откри, че дебелината на растежните пръстени се променя на всеки 11 години, сякаш повтаряйки цикличността на слънчевата активност.

Обобщавайки опита на своите предшественици, A.L. Чижевски предостави солидна научна основа за тези емпирични данни. Той вярваше, че Слънцето диктува ритъма на мнозинството биологични процесиНа земята; когато върху него се образуват много петна, се появяват хромосферни изригвания и яркостта на короната се увеличава, на нашата планета избухват епидемии, растежът на дърветата се увеличава, селскостопанските вредители и микроорганизмите - причинителите на различни заболявания - се размножават особено силно.

От особен интерес е твърдението на Чижевски, че Слънцето влияе значително не само на биологичното, но и на социални процесиНа земята. Социалните конфликти (войни, бунтове, революции), според Чижевски, до голяма степен са предопределени от поведението и дейността на нашето светило. Според неговите изчисления при минимална слънчева активност има минимум масови активни социални прояви в обществото (приблизително 5\%). По време на пика на слънчевата активност техният брой достига 60%. Тези заключения на Чижевски само потвърждават неразривното единство на човека и космоса и показват тяхното тясно взаимно влияние.

ЧОВЕКЪТ ​​И КОСМОСЪТ

Първоначалната основа за съществуването на биосферата и протичащите в нея биогеохимични процеси е астрономическото положение на нашата планета, главно нейното разстояние от Слънцето и наклонът на земната ос спрямо равнината на земната орбита. Това пространствено разположение на Земята определя основно климата на планетата, а последният от своя страна определя жизнените цикли на всички организми, съществуващи на нея. Слънцето е основният източник на всички геоложки, химични и биологични процеси на нашата планета.

Днес голяма част от учените са единодушни в мнението, че човекът и човечеството са част от живата материя на нашата планета. Това означава, че хората също са изложени на космически енергии и слънчева радиация. По този начин човешкото тяло, подобно на организмите на други животни, се адаптира към ритмите на биогеосферата, предимно ежедневни (циркадни) и сезонни, свързани с промяната на сезоните.

Човешкият метаболизъм протича в циркаден ритъм, наследен от поколение на поколение. Понастоящем се смята, че около четиридесет процеса в човешкото тяло са подчинени на строг циркаден ритъм. Например още през 1931 г. е установена цикличност във функционирането на черния дроб на човека. При хора, които водят нормален начин на живот и се хранят три пъти на ден, през първата половина на деня черният дроб отделя най-голямо количество жлъчка, която е необходима за смилането на мазнините и протеините, изразходвайки натрупания в него гликоген и превръщайки в прости видове захар. Отказва водата, образува много урея и натрупва мазнини. Следобед черният дроб започва да метаболизира захарите, натрупвайки гликоген и вода. Обемът на клетките му се увеличава три пъти.

През целия ден съдържанието на хемоглобин в кръвта се колебае циклично, максимумът му настъпва към 11 - 13 часа, а минимумът му към 16 - 18. Съдържанието на калий, магнезий, натрий, калций и желязо в кръвта е предмет на ежедневни флуктуации. През нощта се увеличава количеството на магнезиевите соли, а в мозъчната течност - количеството на калиеви соли. И двете съединения потискат нервно-мускулната възбудимост. Вегетативната система също работи според дневния режим. нервна система. Статистиката казва, че дори раждането и смъртта се случват по-често в тъмната част на денонощието, около полунощ.

Цялата жива природа реагира чувствително на сезонните промени в температурата на околната среда и интензивността на слънчевата радиация - дърветата се покриват с листа през пролетта, листата падат през есента, метаболитните процеси умират, много животни спят зимен сън и др. Човекът не прави изключение. През годината интензивността на метаболизма и съставът на тъканните клетки се променят, като тези колебания са различни в различните климатични зони. Така в южните райони (Сочи) съдържанието на хемоглобин и броят на червените кръвни клетки, както и максималното и минималното кръвно налягане през студения период се увеличават с 20% в сравнение с топлия сезон.

В условията на Север най-високият процент на хемоглобина е установен при повечето изследвани жители през летните месеци, а най-нисък през зимата и ранната пролет.

Циклите на слънчевата активност също оказват влияние върху човешкия живот. Така, след като обработи материала за огнища на рецидивираща треска в Европейска Русия от 1883 до 1917 г., както и данни за холерата в Русия от 1823 до 1923 г. и данни за слънчевата активност, Чижевски стигна до извода, че тези земни явления се случват синхронно с промени, настъпващи в различни слънчеви сфери. Въз основа на построените от него графики още през 30-те години на миналия век той прогнозира, че през 1960 - 1962 г. ще има епидемичен взрив от холера, което всъщност се случи в страните от Югоизточна Азия.

Фактът, че състоянието на слънчевата активност не е безразлично към живота на Земята, се вижда от увеличаването на броя на случаите на заразяване с краста през 1968 г. и неочаквания скок в броя на заболяванията от кърлежов енцефалит и туларемия в пика на максимумът на вековния цикъл на слънчевата активност през 1957 г. (въпреки че се извършва, както и в предишните години, ваксинация на населението). Тук откриваме ясна връзка между човека и растителния и животински свят, в която всички жизнени цикли: болести, масови миграции, периоди на бързо размножаване на бозайници, насекоми, вируси - протичат синхронно с единадесетгодишните цикли на слънчевата активност, като както и редуването на гръмотевични бури и тихо лятно време, повече и по-малко растително масово производство и т.н.

Хематолозите са стигнали до извода, че през годините на максимална слънчева активност скоростта на съсирване на кръвта при здрави хора се удвоява и тъй като компенсаторната активност, по-специално способността на кръвта да не се съсирва, се потиска при сърдечно-съдови пациенти, тогава с увеличаване при слънчевите петна зачестяват инфарктите и инсултите.

Горните факти ни позволяват да говорим за влиянието на пространството върху физиологичните процеси в индивидуалното човешко тяло. Но в същото време човек е част от човечеството, социален организъм, който също се влияе от слънчевата активност. Чижевски се опита да установи връзката между единадесетгодишните слънчеви цикли и насищането исторически събитияразлични периоди от човешката история. В резултат на своя анализ той заключава, че максимумът на социалната активност съвпада с максимума на слънчевата активност. Средните точки на цикъла дават максимална масова активност на човечеството, изразяваща се в революции, въстания, войни, кампании, преселвания и са началото на нови исторически епохи в историята на човечеството. В крайните точки на цикъла стресът е тотален човешка дейноствоенен или политически характер е сведен до минимум, отстъпвайки място на творческа дейност и придружен от общ спад на политическия и военен ентусиазъм, мир и спокойствие творческа работав изграждането на нация, науката и изкуството.

Тези идеи за връзката между космоса, човека и биосферата, представени от концепциите на Вернадски и Чижевски, са в основата на популярната хипотеза на L.N. Гумильов за страстния импулс, който ражда нови етноси. Основното понятие в концепцията на Гумильов за етногенезата е понятието пасионарност, което той определя като повишено желание за действие. Появата на тази черта в индивида е мутация, засягаща енергийните механизми на човешкото тяло. Пасионарят (носителят на пасионарността) става способен да поглъща повече енергия от околната среда, отколкото е необходима за нормалната му жизнена дейност. Получената излишна енергия се насочва от него към всяка област на човешката дейност, чийто избор се определя от конкретни исторически условия и наклонности на самия човек. Един пасионар може да стане велик завоевател (Александър Велики, Наполеон и др.) или пътешественик (Марко Поло, А. Пржевалски и др.), велик учен (А. Айнщайн, И. Гьоте и др.) или религиозен фигура (Буда, Христос). Появата на свойството пасионарност се инициира от някакво специфично рядко космическо излъчване (страстните сътресения се случват 2-3 пъти на хилядолетие). Носители на пасионарност се появяват в зоната на следата на това излъчване - ивица с ширина 200 - 300 км, но до половината обиколка на планетата. Ако няколко народа, живеещи в различни ландшафти, се окажат в зоната на това излъчване, те могат да се превърнат в зародиш на нова етническа група. Промяната на етническите групи е процесът на световната история, причината за прогресивните промени в нея.

КОСМИКАЦИЯ НА СЪВРЕМЕННАТА НАУКА И ФИЛОСОФИЯ

Постепенно идеите за връзката между биосферата и космоса, човека и космоса, обществото и космоса навлизат в научното обръщение, превръщайки се във важна част от съвременния научен мироглед, характерна черта на съвременната култура. Тези възгледи обикновено се наричат ​​космизъм, а процесът на формиране на такъв светоглед се нарича космизация на науката и философията. Признак на космически мироглед се счита за въвеждане в масовото съзнание на горните идеи за връзката между Земята и космоса, осъзнаването на тази зависимост и прехода от антропоцентризъм към биосфероцентризъм, което прави интересите на човека и човечеството в зависимост от нуждите на цялата планета и целия живот на нея.

Днес изучаването на Земята от отделни науки, които по никакъв начин не са свързани помежду си, остава в миналото; този подход се заменя с изучаването на нашата планета от глобална гледна точка, което прави възможно разбирането на Земята като цяло, като част от космоса, която е взаимосвързана и взаимозависима с цялото космическо пространство.

Част от новия космически мироглед е разширяването на предмета на много стари класически науки, разширяването им отвъд изучаването на чисто земни явления и процеси, появата на космически аспект в техните изследвания (астрохимия, екзобиология, радиационна генетика и др.) . Във връзка с излизането на човека в космоса, космонавтиката се появява като отговор на теоретичните и практически проблеми на тази стъпка. В същото време хората все повече поставят природни сили от космическия ред в своя услуга (например използването на ядрена енергия).

Един нов мироглед изисква въвеждане нова системаценности, ново решение на „вечните” човешки въпроси за смисъла на живота, смъртта и безсмъртието, доброто и злото, което трябва да се фокусира върху осъзнаването на космическото значение на дейността на човека.

Формирането на нов мироглед е особено активно през последните десетилетия, въпреки че първите идеи за космизма възникват в зората на човешката история. В крайна сметка космизмът никога не е бил само философска или природонаучна школа, той не може да бъде разглеждан художествено направление. Може да се определи като уникална ориентация на мисленето, състояние на ума, в атмосферата на което се появяват нови подходи към развитието на холистична концепция за Вселената, идеи за органичното единство на целия свят и неговата най-тясна връзка с Вселената. и космосът се формира. Така разбираният космизъм първоначално е бил присъщ на културното самосъзнание на човечеството – митологичното съзнание на нашите предци е изцяло основано на парадигмата на космизма. Това се доказва от техните интуитивни идеи за тясната връзка между света и човека, за съживяването на света, както и опитите да открият зад страховитите природни стихии някои универсални закони, които хармонизират тези отношения, което е отразено в космологичните митове на различни народи. След това имаше картината на света на Платон, основана на признаването на първичността на света на идеите, иманентен в материалното съществуване. Периодично космизмът оживява и в християнизирания платонизъм и в натурфилософските разработки на Ренесанса.

Космизмът преживява най-сериозна криза в новото време във връзка с развитието на науката, която схематизира реалността и предава идеите на холистичното познание на забрава. И въпреки че в естествените науки на новото време идеите за единството на света, човека и космоса периодично се възраждат (Д. Бруно, Г. Галилей, Н. Коперник и др.), Те не могат да обърнат доминиращите тенденции в развитието на европейската наука, стремежът й към строг рационализъм и аналитичност.

Едва през втората половина на 19в европейска наукаи философията демонстрират тенденции към синтез на знанието, въпреки че се възприемат много трудно от европейската култура.

Русия беше в съвсем различна ситуация през втората половина на 19 век. Страната ни се освободи от бремето на идеите, които доминираха в Европа. В крайна сметка както руската наука, родена през 18 век, така и руската философия, съществуваща от 11 век (истинският им разцвет започва през втората половина на 19 век), се основават на дълбоките архетипи на руското съзнание, сред които е космизъм. Това се дължи на факта, че в Русия езическият холистичен мироглед не е унищожен от християнството. Освен това руското православие също представя космоса като жив организъм в постоянно взаимодействие с Твореца и говори за важната роля на човека в това взаимодействие.

Тези идеи, латентно съхранявани в руското съзнание, съчетани с осъзнаването на кризата на научния мироглед в края на 19 - началото на 20 век и дадоха на света феномена на руския космизъм - характерна черта на руската култура на втората половина на 19 век - първата половина на 20 век. Не можем да говорим за космизма като за чисто руско явление, но ако в Европа той се свързваше с отделни ярки мислители и едва очертани тенденции в развитието на мисълта, то в Русия той се превърна в цял пласт култура, представена в произведенията на забележителен плеяда от учени, философи и художници. Идеите на космизма в Русия намериха своя израз в произведенията на В. В. Докучаев, В. И. Вернадски, К. Е. Циолковски, А. Л. Чижевски, Л. Н. Гумильов, Н. Г. Холодни, С. П. Королев, Н. А. Морозова, Н. Ф. Федоров, В. С. Соловьов, А. Белий, А. В. Сухово- Кобилин и др.

Особен интерес днес представляват идеите на Н. Ф. Федоров, който е един от първите, които създават своята концепция за космизма. Той вярваше, че нарастването на населението на Земята, което той свързва с необходимостта от възкресяване на всички живи преди това хора, ще доведе до развитието на други планети, на които те ще бъдат заселени. В тази връзка той предложи своя собствена версия за преместване на хора в открития космос. За да направите това, според него, ще е необходимо да овладеете електромагнитна енергияземното кълбо, което ще позволи да се регулира движението му в световното пространство и да превърне Земята в подобие космически кораб. В бъдеще човекът, според Федоров, ще обедини всички светове и ще стане „планетарен водач“.

Идеите на Федоров за заселването на хора на други планети бяха подкрепени от неговия ученик, един от основателите на ракетната наука и теорията за космическите полети К.Е. Циолковски. Въз основа на идеята си за универсалността на живота, съществуващ винаги и навсякъде чрез движещи се и вечно живи атоми, Циолковски изгражда своята „космическа философия“.

Той вярваше, че животът и разумът на земята не са единствените във Вселената. Редица планети също имат интелигентен, органичен, разумен свят. Но нашата планета е много по-млада от много други планети, така че животът на Земята е по-малко съвършен, отколкото на тези планети. Следователно космическото пространство е обитавано от разумни същества с различно ниво на развитие. Във Вселената има планети, които чрез развитието на интелекта и силата са достигнали най-висока степени пред другите. Тези „перфектни“ планети имат моралното право да регулират живота на други, по-примитивни планети.

Циолковски вярваше, че нашата планета играе специална роля във Вселената. Земята принадлежи към категорията на младите планети, „обещаващи планети“. Само малък брой такива планети ще получат правото на самостоятелно развитие. Земята е една от тях. В еволюцията на планетите постепенно ще се формира съюз на всички интелигентни висши същества на космоса. Задачата на Земята в този съюз е да допринесе за подобряването на космоса. За да направят това, земляните трябва да започнат космически полети и да започнат да се установяват на други планети на Вселената. Това е основната идея на неговата „космическа философия“: преместване от Земята и заселване на Космоса.

Творбите на тези и други мислители обосноваха зависимостта на пространството и разума и доказаха необходимостта от обединяване на хората не на базата на социално-политически или идеологически теории, а на основата на идеи за екологичен ред. Но основният резултат от тяхната дейност беше създаването на културна ситуация, в която стана възможна промяна на парадигмите в науката, преструктуриране на научно-познавателните нагласи на учения, вече не занимаващ се с природата в нейната първична чистота, а с природата променена от човешката дейност. Това е ново разбиране за мястото и ролята на човека в света. Отсега нататък започва да се разбира като връх в развитието на материята на Земята, в Слънчевата система и може би във Вселената. Тя се превръща в сила, способна да овладее и трансформира природата в бъдещето в космически мащаб. Резултатът от тези размишления върху ролята на човека беше формулирането на антропния принцип в съвременна наука.

АНТРОПЕН ПРИНЦИП

Идеите на космизма постепенно изправят учените пред въпроса: защо нашата Вселена е такава, каквато е? По-строго този въпрос звучи така: защо физическите константи (универсални: Планк, скоростта на светлината, както и константи като гравитационната константа, зарядът на електрона и протона) имат такива, а не други стойности и какво би се случило с Вселената, ако тези стойности бяха различни? Валидността на този въпрос се определя от факта, че числените стойности на физическите константи не са теоретично обосновани по никакъв начин, те са получени експериментално и независимо една от друга.

Несигурната ситуация с физическите константи събуди желанието да се провери какви биха били последствията за Вселената от промяната на стойностите на отделни физически константи или цяла група от тях. Анализът доведе до зашеметяващо заключение. Оказа се, че са достатъчни много малки отклонения на постоянните стойности в една или друга посока, в рамките на 10-30 процента - и нашата Вселена ще се окаже толкова опростена система, че не може да се говори за някакво насочено развитие от него. Основните стабилни състояния - ядра, атоми, звезди и галактики - няма да могат да съществуват.

Например, увеличаването на константата на Планк с повече от 15 процента лишава протона от способността да се комбинира с неутрон, тоест прави невъзможно нуклеосинтезата. Същият резултат се получава, ако масата на протона се увеличи с 30 процента. Низходяща промяна в стойностите на тези физически константи би отворила възможността за образуване на стабилно хелиево ядро, което би довело до изгаряне на целия водород в ранните етапи на разширяването на Вселената. Трябва да признаем, че има много тесни „врати“ от подходящи стойности на физически константи, в рамките на които е възможно съществуването на познатата ни Вселена.

Но „случайните“ съвпадения не свършват дотук. Нека си припомним онези от тях, които вече срещнахме, когато говорихме за еволюцията на Вселената. Лека асиметрия между материя и антиматерия позволи формирането на барионна Вселена на ранен етап, без която тя би се изродила във фотонно-лептонна пустиня; благодарение на спирането на първичната нуклеосинтеза на етапа на образуване на хелиеви ядра може да възникне водородно-хелиева Вселена; наличието на възбудено електронно ниво във въглеродното ядро ​​с енергия, почти точно равна на общата енергия на три хелиеви ядра, отвори възможността за звезден нуклеосинтез, по време на който всички елементи на периодичната таблица, по-тежки от водорода и хелия, бяха образувани; Разположението на енергийните нива на кислородното ядро ​​отново случайно се оказа такова, че не позволява всички въглеродни ядра да се превърнат в кислород в процесите на звездна нуклеосинтеза, но въглеродът е в основата на органичната химия и следователно на живота . Наборът от многобройни инциденти от този вид е уместно наречен от П. Дейвис „фина настройка” на Вселената.

Така науката е изправена пред голяма група факти, отделното разглеждане на които създава впечатлението за необясними случайни съвпадения, граничещи с чудо. Вероятността за всяко такова съвпадение е много малка, а съвместното им съществуване е напълно невероятно. Тогава изглежда съвсем разумно да поставим въпроса за съществуването на все още неизвестни модели, които са способни да организират Вселената по определен начин и с чиито последствия сме изправени.

И така, наличието на „фина настройка“, определени физически закони, свойствата на елементите и естеството на взаимодействията между тях определят структурата на нашата Вселена. В хода на неговото развитие се появяват структурни елементи с нарастваща сложност и на един от етапите на развитие се появява „наблюдател“, способен да открие наличието на „фина настройка“ и да мисли за причините, които са я породили.

Наблюдател, който има нашата система за възприемане на света и нашата логика, неизбежно ще има въпрос: дали „фината настройка“ на Вселената, която е открил, е случайна или е предопределена от някакъв глобален процес на самоорганизация? А това означава, че възниква един стар проблем, който вълнува човечеството през цялата му съзнателна история: заемаме ли специално място в този свят или това положение е резултат от случайно развитие? Разпознаване на „фината настройка“ като естествена природен феноменводи до заключението, че от самото начало Вселената потенциално съдържа появата на „наблюдател” на определен етап от своето развитие. Приемането на подобно заключение е равносилно на признаване на съществуването на определени цели в природата.

В тази ситуация антропният принцип беше предложен и в момента е широко дискутиран. През 70-те години е формулиран в два варианта от английския учен Картър. Първият от тях се нарича слаб антропен принцип: „Това, което предлагаме да наблюдаваме, трябва да отговаря на условията, необходими за присъствието на човек като наблюдател.“ Вторият вариант се нарича силен антропен принцип: „Вселената трябва да е такава, че в нея да съществува наблюдател на някакъв етап от еволюцията“.

Слабият антропен принцип се тълкува по такъв начин, че по време на еволюцията на Вселената могат да съществуват различни условия, но човешкият наблюдател вижда света само на етапа, на който са реализирани условията, необходими за неговото съществуване. По-специално, за появата на човека е било необходимо Вселената да премине през всички етапи, споменати по-горе по време на разширяването на материята. Ясно е, че човек не би могъл да ги спазва, тъй като физическите условия тогава не осигуряваха появата му. Но, от друга страна, всички тези етапи могат да се случат само в свят, в който съществува „фина настройка“. Следователно самият факт на появата на човек вече предопределя какво трябва да види: както съвременната Вселена, така и наличието на „фина настройка“ в нея. Накратко, откакто съществува човек, той ще види свят, устроен по много определен начин, защото не му е дадено да види нищо друго.

По-сериозното съдържание се крие в силния антропен принцип. По същество говорим за случаен или естествен произход на „фината настройка“ на Вселената. Признаването на естествената структура на Вселената води до признаване на принципа, който я организира. Ако считаме, че „фината настройка“ е случайна, тогава трябва да постулираме многократното раждане на вселени, във всяка от които произволни стойности на физически константи, физически закони и т.н. се реализират случайно. В някои от тях произволно ще възникне „фина настройка“, осигуряваща появата на наблюдател на определен етап от развитието и той ще види напълно удобен свят, за чието случайно възникване той първоначално няма да подозира. Вярно е, че вероятността за това е много ниска.

Ако признаем първоначално присъщата на Вселената „фина настройка“, тогава линията на нейното последващо развитие е предопределена и появата на наблюдател на съответния етап е неизбежна. От това следва, че в новородената Вселена потенциално е заложено нейното бъдеще и процесът на развитие придобива целенасочен характер. Появата на ума е не само „планирана” предварително, но има и конкретна цел, която ще се прояви в последващия процес на развитие.

Все още знаем твърде малко за Вселената, защото земният живот е само малка част от едно гигантско цяло. Но имаме право да правим всякакви предположения, ако те не противоречат на известните природни закони. И е напълно възможно, ако човечеството продължи да съществува, ако способността му да разбира себе си и света около себе си продължи, то една от основните задачи на бъдещите научни търсения на човечеството ще бъде осъзнаването на неговото предназначение във Вселената.

План на семинара (2 часа)

1. Биосфера и жива материя: определения, функции и роля в геоложките процеси.

2. Влиянието на космоса върху биосферните процеси и човешкия живот.

3. Антропният принцип в съвременната наука и философия.

Теми на доклади и резюмета

1. A.L. Чижевски за влиянието на Слънцето върху природните и социалните явления.

2. В. И. Вернадски за биосферата и живата материя.

3. Руският космизъм като културен феномен.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев В.П. Формирането на човечеството. М., 1984.

2. Будко Н.П., Федоров В.М. Учението за биосферата, научна картинасветовни и глобални проблеми на нашето време // Вестн. Московски държавен университет. сер. "Философия". 1988, № 1.

3. Вернадски V.I. Философски мисли на естественик. М., 1988.

4. Вернадски V.I. Химическа структурабиосферата на Земята и околната среда. М., 1987.

5. Гиренок Ф.И. Руски космисти. М., 1990.

6. Дейвис П. Случайна вселена. М., 1985.

7. Ковчежник V.P. Учението на В. И. Вернадски за биосферата и ноосферата. Новосибирск, 1989.

8. Ковчежник V.P. Учението за биосферата. М., 1985.

9. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествени науки. М., 1996.

10. Леонойч В.В. Философски въпроси на медицината, биологията, социологията. Л., 1973.

11. Ровински R.E. Развиваща се Вселена. М., 1996.

12. Урсул А.Д., Урсул Т.А. Еволюция, космос, човек. Кишинев, 1986.

13. Чижевски AL. Земно ехо на слънчеви бури. М., 1973.

14. Чижевски A.L. Физически факториисторически процес. Калуга, 1924 (препечатка).

Структура на биосферата

По своя състав, структура и организация биосферата е сложна обвивка, която включва:

Живата материя е съвкупността от живи организми на планетата, включително хората;

Биогенно вещество, създадено по време на живота на организмите (атмосферни газове, въглища, нефт, варовик и др.);

Инертната материя, образувана без участието на живот, включва атмосферата, хидросферата и литосферата;

Биоинертното вещество е резултат от взаимодействието на жизнената дейност на организмите и небиологични процеси (например почва, езерна вода);

Вещество от космически произход.

Общата маса на живите организми се оценява на 2,43 10 12 т. Биомасата на организмите, живеещи на сушата, е 92,2% представена от зелени растения и 0,8% от животни и микроорганизми. За разлика от тях в океана растенията представляват 6,3%, а животните и микроорганизмите представляват 93,7% от общата биомаса. Животът е насочен основно към земята. Общата биомаса на океана е само 0,03 10 12 тона, или 0,13% от биомасата на всички същества, живеещи на Земята.

Важна закономерност се наблюдава в разпределението на живите организми по видов състав. от общ брой 21% от видовете са растения, въпреки че приносът им към общата биомаса е 99%. Сред животните 96% от видовете са безгръбначни и само 4% са гръбначни, от които само една десета са бозайници. Така в количествено отношение преобладават форми, които са на относително ниско ниво на еволюционно развитие.

Масата на живата материя е само 0,01-0,02% от инертната материя на биосферата; ако е равномерно разпределен по повърхността на Земята, ще я покрие със слой с дебелина само 2 см. Но в същото време живата материя играе водеща роля в биогеохимичните процеси поради своята енергийна функция. В края на краищата живите организми са в състояние да черпят от околната среда веществата и енергията, от които се нуждаят, за да метаболизират веществата и да изпълняват всички свои други функции.

Първоначалната основа за съществуването на биосферата и протичащите в нея биогеохимични процеси е астрономическото положение на нашата планета, главно нейното разстояние от Слънцето и наклонът на земната ос спрямо равнината на земната орбита. Пространственото разположение на Земята определя основно климата на планетата, а последният от своя страна определя жизнените цикли на всички организми, съществуващи на нея. Основният източник на енергия за всички геоложки, химични и биологични процеси на нашата планета е Слънцето. Сред космическите фактори естественият радиационен фон и магнитни полета.

Естественият радиационен фон се състои от три компонента:

1) естествени радионуклиди (уран, торий);

2) продукти от тяхното радиоактивно разпадане, които се намират във всички елементи на земната кора, почвата, водата, атмосферата и се абсорбират от всички живи организми;

3) високоенергийна радиация, достигаща Земята от космоса под формата на поток от фонова радиация.

Противно на страховете ни от радиоактивност, които се засилиха след аварията в Чернобилската атомна електроцентрала, се оказва, че без естествения радиационен фон нормалното съществуване на живите организми е невъзможно. Това са следи от епохата на възникване и първоначално съществуване на живота, когато повече високо нивоРадиоактивността служи на първите организми като допълнителен източник на енергия.

Биосферата също е потопена в океан от електромагнитни полета от космически, земен и биогенен произход. Почти всички жизнени процеси са свързани с електромагнитни полета, чийто обхват е в широк диапазон от дължини на вълните. Много фундаментални биологични процеси са невъзможни без пренос на електрически заряди, които причиняват магнитно поле, така че всеки организъм е генератор на електромагнитни сигнали.

Електромагнитният фон на биосферата е еволюционен фактор, който влияе биологични ритми. Космическата радиация, генерирана от галактическото ядро, неутронните звезди, близките звездни системи, Слънцето и планетите прониква в биосферата и цялото пространство в нея. В този поток от разнообразни излъчвания основно място заема слънчевата радиация, която оказва постоянно въздействие върху всички явления на Земята.

Също така V.I. Вернадски пише, че Слънцето коренно е преработило и променило лицето на Земята, прониквайки и покривайки цялата биосфера. Нещо повече, самата биосфера е проявление на неговото излъчване. Преобразува слънчевата енергия в нови форми на земна безплатна енергия (биогеохимична енергия на живата материя в биосферата), което коренно променя историята и съдбата на нашата планета. Така че земният живот не е нещо случайно. Напротив, тя е част от космопланетарния механизъм на биосферата.

Слънчево-земните връзки бяха разгледани по-подробно от последователя на Вернадски, основателя на хелиобиологията A.L. Чижевски. Той отбеляза, че всички най-разнообразни и разнообразни явления на Земята - както химическите трансформации на земната кора, така и динамиката на самата планета и нейните съставни части (атмосфера, хидросфера и литосфера) - се случват под прякото въздействие на Слънцето. Тя е основният (наред с космическата радиация и енергията на радиоактивния разпад в недрата на Земята) източник на енергия, причината за всичко на Земята - от лекия бриз и растежа на растенията до торнадото и ураганите и умствената дейност на човека .

Връзката между циклите на слънчевата активност и процесите в биосферата е забелязана още през 18 век. Тогава английският астроном У. Хершел обръща внимание на връзката между добивите на пшеница и броя на слънчевите петна. В края на 19в. Професорът от Одеския университет F.N. Шведов, изучавайки част от ствола на стогодишна акация, откри, че дебелината на растежните пръстени се променя на всеки 11 години, сякаш повтаряйки цикличността на слънчевата активност. Но едва през 20 век. Беше възможно да се разбере, че слънчевата активност е свързана с електромагнитни и други колебания на световното пространство. Този факт е установен от Чижевски, който обобщава опита на своите предшественици и осигурява солидна научна основа за тези емпирични данни. Той вярваше, че Слънцето диктува ритъма на повечето биологични процеси на Земята и когато върху него се образуват много слънчеви петна, се появяват хромосферни изригвания и яркостта на короната се увеличава (това е типично за периодите на активно Слънце), избухват епидемии на нашата планета планета растежът на дърветата се увеличава и дърветата се размножават особено силно.селскостопански вредители и микроорганизми - причинители на различни болести. Подобно заключение беше направено след изследване на припокриването на графиките на слънчевата активност и биосферната активност.

КЕМЕРОВСК ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ

Резюме на тема: „Космосът и биосферата на Земята“

Дисциплина: “КОНЦЕПЦИЯ ЗА СЪВРЕМЕННОТО ПРИРОДОНАУЧНОСТ”

Завършено от: _________________

____________________________

Проверено:___________________

_____________________________

КЕМЕРОВО 2004г

1. КОСМОС И ЗЕМНА БИОСФЕРА

1.1. Общи основни принципи и закони......………..3стр

1.2 Връзката между живота на Земята и физическите условия. Произход на живота………………………………………………5 стр

1.3. Влиянието на Слънцето върху екологични процесиЗемя.……….8 стр

1.4. Земята………………………………………………………………………9стр.

1.5. Биосферата на Земята……………………………………………...10 стр

1.6… Причини и естество на замърсяването на биосферата…..…………стр. 13

Списък с литература……………..………………………17 страници

1. КОСМОС И БИОСФЕРА НА ЗЕМЯТА.

1.1. Общи основни принципи и закони

За да разберем законите на екологията и да си представим възможните последици от неуспешното съжителство на човека с природата, е необходимо да разберем какво е животът, как е възникнал, каква е целта му и има ли общи принципи и закони на Космоса, особено във връзка с живота.

Няколко думи за основни принципии законите на Вселената. Физиката знае голямо числополета: акустични, аеродинамични, гравитационни, йонни, радиационни, температурни, електромагнитни и др. Съвременните данни показват, че всички физически полета имат една електродинамична природа. От по-обща, естественонаучна позиция на учението на В.И. Вернадски, можем да говорим за единството на живата и неживата природа, за едно поле, което свързва изключително малки обекти (микросвят), изключително големи (Вселената) и най-сложните (живот) в едно общо цяло.

В микрокосмос в ролята фундаментални частициВселените са: “неутрино”, електрон, протон, както и биологична клетка. В природата се запазват и квантуват следните величини: енергия, импулс, ъглов момент, електрически заряд, живот.

За нас Вселената по ранг са планетите слънчева система, звезди, открити купове, междугалактично пространство, галактики. Процесите в микрокосмоса се измерват в секунди, процесите във Вселената (например еволюцията на една галактика) – в десетки и стотици милиарди години. Но физически процесиса еднакви в тези системи. Има три основни принципа на Вселената Първият космологичен принцип гласи, че Вселената е пространствено хомогенна и изотропна.

Вторият космологичен принцип на Джордано Бруно гласи: константите, характеризиращи Вселената (например радиусът на гравитационното взаимодействие, средна плътноствещества) не зависят от времето.

Третият принцип на актуализма на Лайел гласи, че законите на природата не се променят с течение на времето.

Твърдението трябва да се разглежда като определен постулат: всяко взаимодействие има материален носител на физически взаимодействия.

Друг фундаментален принцип на Вселената е законът за запазване на енергията (първият закон на термодинамиката).

Като следствие от втория закон на термодинамиката има още един важен постулат: изолирани системи не съществуват.

Аналогията между взаимодействието в физически святи живата природа (това разделение е условно, но, както ще видим по-късно, фундаментално) може да се проследи чрез примера на известните екологични закони на Б. Комонър:

нищо не се дава безплатно (принцип на запазване);

всичко трябва да отиде някъде (принцип на запазване);

всичко е свързано с всичко (няма изолирани системи);

природата знае най-добре (приматът на природата).

В биологията способността на живите системи да реагират на промените във външните и вътрешни условияи динамично обновяване на структурата, електрохимичния състав, свойствата (хомеостазни явления). В мащаба на пространството и времето има баланс между процесите на нарастване и намаляване на жизнените сили.

Известният немски биолог Вирхов обосновава фундаменталното положение на биологията: всяка клетка е изградена от клетка. Пространствената класификация в биологията е разделянето на живите същества на едноклетъчни и многоклетъчни организми, всяка клетка се появява в резултат на разделянето на майчината клетка на две. За своята жизнена дейност организмите използват материя, енергия и информация (както наследствена, така и получена през живота).

Животът в неговата най-опростена форма може да се разглежда като процес на възпроизвеждане на частици-клетки. Доминиращият принцип в биологията е принципът на Пастьор-Реди – живеене от живеене. Нито един опит за „самораждане“ биологична клеткане беше успешен.

1.2. Връзката между живота на Земята и физическите условия. Произход на живота

Животът на Земята е от същия тип в смисъл, че генетичният код на всеки организъм, всеки биологичен вид се състои от подобни органични съединения. Въпреки тези прилики, животът на Земята е изненадващо разнообразен. Днес учените познават около 2 милиона биологични вида, от които 20% са растения, 80% са животни.

В живите системи се осъществява динамичен контрол, свързан с процесите на получаване и използване на информация за околната и вътрешната среда, съхраняване и предаване на информация. Това е фундаменталната разлика между живите системи и кибернетичните аналози. Първите имат генетична информация, която идва от безкрайното минало и е насочена към безкрайното бъдеще, предназначено за вечен животвъв вечната Вселена. Последните нямат нито вечна цел, нито генетична информация. Животът по този начин не може нито да бъде разбран, нито описан в рамките на чисто физически концепции.

Но като се има предвид универсалността на генетичния код, многообразието на живота на Земята е свързано с разнообразието от физически условия, в които животът съществува (температура, налягане и т.н.). Много процеси в живата природа се влияят от физически условия като въртенето на Земята около оста си, въртенето на Земята около Слънцето и циклите на слънчевата активност. Последното откритие принадлежи на нашия изключителен сънародник A.L. Чижевски: например през 20 век. максимуми на слънчевата активност са наблюдавани през 1905, 1917, 1928, 1937, 1989-1991. Фактори на изменчивост в живите организми са мутации, причинени от радиационни, химични и температурни ефекти върху клетките, носещи генетична информация. По-голямата част от мутациите имат вредно въздействие върху тялото.

Общоприето е, че животът на Земята е възникнал в резултат на благоприятно стечение на обстоятелствата. Днес преобладава гледната точка, че животът не е земно, а космическо явление. Тази идея още през 17 век. Известният холандски учен Кристиан Хюйгенс каза: „Животът е космическо явление, в някои отношения рязко различно от инертната материя.“ Говорейки за космическо явление, не бива да се мисли (както често се смяташе), че животът под формата на ембриони е донесен от Космоса. Въпросът е много по-дълбок. Възможно е зародишите на живота, неговият потенциал, неговите носители, възможностите за неговото възникване да се съдържат в определена субстанция, която прониква във Вселената. В тази част на Вселената, където съществуват необходимите физически и химични условия, животът пламва като огън от сухи клони. Но тази субстанция, която съдържа програмата на живота, е една и съща за цялата Вселена.

Свикнали сме да мислим, че животът някак си се е развил от най-простото към сложното. Но сценарият за появата на живота беше различен. Тази идея се съдържа в блестящите произведения на V.I. Вернадски. Той пише: „Неизбежно е да признаем, че може би по-малко сложна в основните си характеристики от сегашната, но все пак много сложна жизнена среда, тя е била създадена незабавно на нашата планета като цяло в нейния предгеоложки период. Създаден е цял монолит от живот (среда на живот), а не отделен вид животински организми, към който екстраполацията от еволюционния процес лъжливо ни води.” Тук той добавя нещо много значимо: „... всички живи същества представляват неразривно цяло, естествено свързани не само помежду си, но и с околната среда на биосферата. Но настоящите ни познания не са достатъчни, за да получим ясна, единна картина. Това е въпрос на бъдещето...”

Не трябва да търсим началото на живота във Вселената, както не търсим началото на енергията или материята. Заедно с принципа на Пастьор-Реди V.I. Вернадски добави много важен принцип за неизменността на живота: „Животът остава постоянен в основните си характеристики през геологичното време, променя се само неговата форма... Живата материя сама по себе си не е случайно творение... Ние започваме да виждаме в биосферата не единично планетарно или земно явление, а проявление на структурата на атомите и техните позиции в пространството, техните промени в космическата история.

Така V.I. Вернадски, подобно на много други учени, изразява идеята, че Земята не е единственият център на живота във Вселената. Според известния учен V.I. Шкловски, който посвети изследванията си на търсенето на живот във Вселената, възможният брой на центровете на живот в нашата Галактика е

н 1 =105±5.

Докато други цивилизации не могат да бъдат открити, друг живот не може да бъде намерен. Но съществуването на един единствен източник на живот противоречи на първия космологичен принцип. Съществуването на живот само в определен период от време, „етап на развитие” на Вселената (на Земята), противоречи на втория космологичен принцип. Има шансове да срещнете високоразвита цивилизация.

Но какво да кажем за бъдещето на човека, за живота на Земята? Човекът е само един от 2 милиона вида животински организми на Земята, а животът на Земята е просто живот в един от милиардите обитаеми светове.

Смъртта на човека на Земята и дори загубата на живот в резултат на екологична катастрофа не противоречи на нито един от изразените по-рано дълбоки научни принципи.

1.3. Влиянието на Слънцето върху екологичните процеси на Земята.

От всички елементи на електромагнитното излъчване ултравиолетовото лъчение е най-опасно за биосферата, тъй като, засягайки живите същества на Земята, ги излага на опасност от унищожение. Биологичният ефект на ултравиолетовото лъчение, причинено от химически променимолекули на нуклеинови киселини и протеини, които го абсорбират, се изразява в нарушения на деленето, поява на мутации и клетъчна смърт. Ултравиолетовото лъчение се блокира от слой озон. В стратосферата озонът (триатомен кислород) се образува от кислород. Разпределението на озона върху земната повърхност е неравномерно. Озонът се разрушава от азотните оксиди, образувани в горивните камери на ракетите с твърдо гориво (SRF), както и от фреоните, които в стратосферата отделят активен хлор, който реагира с озона. Премахването на всеки тон ракетен товар е съпроводено със загуба на 8 милиона тона озон.

Освен вълново лъчение, Земята получава корпускулярно (корпускула – частица) лъчение от Слънцето. Ако електромагнитното излъчване е стабилно, тогава корпускулярното излъчване е много променливо, неговата енергия е по-малка от електромагнитното излъчване. Но процесите в биосферата до голяма степен зависят от корпускулярното излъчване. Енергията на тези частици се увеличава с увеличаване на площта на слънчевите петна. Броят на слънчевите петна се променя циклично, продължителността на цикъла е 11 години.

Хрониките съобщават, че когато на Слънцето се виждаха огромни петна, на Земята се случиха колосални бедствия: суши, земетресения, вулканични изригвания и други бедствия. Те бяха придружени от гигантски епидемии и пандемии, отнели стотици хиляди животи. Слънчеви петнаса явление, засягащо биосферата на Земята

Земята е защитена от въздействието на корпускулярното излъчване чрез своето електромагнитно поле. Ако една планета няма електромагнитно поле, тогава съществуването на атмосфера и живот на нея е невъзможно. Магнитното поле защитава биосферата на Земята от потоци заредени частици, т.е. корпускулярно излъчване. Ако радиацията достигне повърхността на Земята, тя би разложила всички атоми и молекули на атмосферата на йони и електрони, т.е. щеше да я унищожи. От екологична гледна точка за съществуването на биосферата магнитното поле на Земята е доста стабилно и непроменено.

Най-важният физически и биологичен процес на Земята, който поддържа живите същества, е фотосинтезата - преобразуването на лъчистата енергия на Слънцето от зелени растения и фотосинтезиращи организми в енергията на химичните връзки на органичните вещества. Светлинната енергия, абсорбирана от зеления пигмент (хлорофил) на растенията, подпомага процеса на тяхното въглеродно хранене. По време на фотосинтезата растенията абсорбират въглероден диоксид и отделят кислород, а също така абсорбират топлина. Реакциите, при които се абсорбира светлинна енергия, се наричат ​​ендотермични (ендо - навътре). Енергията на слънчевата светлина се акумулира под формата на енергия на химичните връзки. Благодарение на процеса на фотосинтеза на Земята се произвеждат 150 милиарда тона органична материя годишно, абсорбират се 300 милиарда тона въглероден диоксид (CO2) и се отделят около 200 милиарда тона свободен кислород.

Думата „екология“ произлиза от гръцкото „oikos“ – къща. Екологията е наука за дома. Нашият дом е Земята, а стените й са, образно казано, електромагнитното поле на Земята, таванът е атмосферата, а покривът е озоновият слой.

1.4. Земята

Има идея, че Земята се състои от ядро, мантия и кора, които се характеризират с различна дебелина, физични свойстваскали, енергийни и топлинни режими, нефтохимичен състав на веществото и др.

Геофизичните доказателства показват, че ядрото на Земята е съставено от желязо или желязо и никел. Температурата в центъра е около 10 000 K, плътността 15 g/cm3, налягането 4-105 dyne/cm2. При такива условия трябва да настъпят реакции ядрен синтезтежки елементи от желязо и никел. В продължение на милиарди години метеоритното желязо се движи от повърхността на Земята до ядрото, а тежките елементи и техните разпадни продукти се движат от ядрото до повърхността на Земята, образувайки твърдите, течните и газообразните обвивки на планетата, влияейки върху характеристиките на мантията . Живите същества активно участват в процесите на образуване на черупки, които заедно с неживата съставка образуват биосферата на Земята. Очевидно част от материала на мантията също се е образувал в резултат на разпадането на тежки радиоактивни елементи. Съвременните определения за възрастта на Земята дават около 5 милиарда години, но тази стойност може да се счита само за минимална оценка.

1.5. Биосфера на Земята

Биосферата, както е определена от В. И. Вернадски, е външната обвивка (сфера) на Земята, зоната на разпространение на живота ( биос- живот). По последни данни дебелината на биосферата е 40...50 km. Тя включва долната част на атмосферата (до височина 25...30 km, до озоновия слой), почти цялата хидросфера (реки, морета и океани) и горната част на земната кора - литосферата (до 3 км дълбочина). Най-важните компоненти на биосферата са: жива материя (растения, животни и микроорганизми); биогенна субстанция (органични и органоминерални продукти, създадени от живи организми през геоложката история - въглища, нефт, торф и др.); инертна материя (скали от неорганичен произход и вода); биоинертно вещество (продукт от синтеза на живи и неживи същества, т.е. седиментни скали, почви, тини).

Отличителната и определяща черта на биосферата е нейната цялост и население от живот. Живата материя на Земята е най-мощната сила в биосферата, материално и енергийно определяща нейните функции. В резултат на непрекъснато взаимодействие (обмен) между компонентите на биосферата, под въздействието на живата материя се променят както организмите, обитаващи биосферата, така и средата, в която живеят. Благодарение на живата материя се поддържа взаимовръзката и взаимозависимостта на всички компоненти в биосферата. Тази многостранна и многообразна връзка определя биосферата като гигантска екологична система, в която човекът е, от една страна, биологична частица от цялата система, а от друга, неин активен трансформатор.

Неконтролируемо увеличаващите се технически и енергийни ресурси на човека оказват негативно влияние върху баланса на процесите в биосферата. Ето защо днес глобалната задача на човечеството е да определи и въведе допустими граници на въздействие върху биосферата, за да предотврати екологична катастрофа.

Идеята за живота като непрекъснат „филм“ от жива материя, покриващ Земята, се формира през 18 век. Ламарк, а през 20-те години съветският биохимик В.И. Вернадски предлага научна основа за биосферата. Той доказа, че и трите обвивки на Земята са свързани с живата материя, която непрекъснато влияе върху неживата природа.

Биосфера- гигантски екологична система, в който човек действа едновременно като негова частица и като негов трансформатор. Крайната цел на човека е да контролира всички процеси в биосферата, превръщайки я в ноосфера – сферата на разума.

Основната характеристика на живото същество е, в допълнение към клетъчната активност и преноса на информация, начинът, по който използва енергията. Живите същества улавят енергията на пространството във формата слънчева светлина, задържат я под формата на енергия от сложни органични съединения (биомаса), предават я един на друг и я трансформират в други видове енергия (механична, електрическа, топлинна). Неживите вещества предпочитат да разсейват енергия.

Живата материя, биосферата, преобразува енергията на Слънцето в свободна енергия, способна да върши работа. Работата, извършена от живота, е преносът и преразпределението на химичните елементи в биосферата.

Всички почви и повърхностни минерали (чернозем, глина, варовик, руда, въглища и находища на нефт) са се образували под въздействието на живота.

Преобразуването на енергия в организмите се основава на температурни разлики и други принципи. Живите същества трябва да се разглеждат като химически машини, където химическата енергия се преобразува в други форми на енергия.

Друга особеност на живите организми е способността им да се самовъзпроизвеждат. И така, характеристиките на функционирането на живите същества включват:

Способността за самовъзпроизвеждане;

Способността да се образуват полимерни черупки, които предпазват живата материя от инертна среда;

Способността да акумулира и предава химическа енергия, както и да извършва химични реакции при нормални условия на температура и налягане без образуване на странични продукти. Животът на Земята е идеално екологичен.

В заключение, нека се спрем на еволюцията на биосферата - най-голямата екосистема на Земята. На първия етап (преди около 3 милиарда години) органичната материя се е образувала в резултат на синтез в абиотични процеси. Атмосферата на Земята се състои от водород, азот, въглероден окис, метан; съдържаше хлор, вреден за живота и др., не съдържаше кислород. Ултравиолетовото лъчение (тогава нямаше озон) предизвика химическа реакция, която доведе до появата на аминокиселини - сложни молекули органична материя. Образуваха се анаеробни организми, които бяха под водата.

Благодарение на тяхната дейност милиард години по-късно се появява кислородът, който частично се превръща в озон и защитава Земята от ултравиолетовото лъчение. Вероятно животът, променящ само формата си, създаден за себе си необходимите условия(по-специално наличието на кислород). Биосферата е единен организъм. В живота на природата, в Космоса, не човекът е главната цел на Вселената. В света няма човек и природа, няма човек и Космос, няма човек и Вселена. Има природа, Космос, Вселена, а човекът е само малка част от тях, единственият начин човек да оцелее е да се подчинява на законите на Вселената. Както пише известният английски философ от 17 век. Франсис Бейкън: „Ние не можем да управляваме природата, освен като й се подчиним“. Това е предназначението на човека в 21 век.

1.6. Причини и същност на замърсяването на биосферата

Замърсяването на биосферата е един от най-старите проблеми на човешката цивилизация.

Опасността за биосферата е следната:

Използване от човека на енергийни източници, предимно вътрешни за биосферата (народни горива);

Използването на нерационални бизнес цикли, които водят до загуба;

Използване на вредни за природата синтетични вещества;

Човешкото унищожаване на структурното разнообразие на биосферата, което разрушава екосистемите.

Появата на нови болести е реакцията на биосферата на човешката намеса.

Въз основа на естеството на възникване замърсяването се разделя на естествено и антропогенно. Естественозамърсяването възниква в резултат на естествени, обикновено катастрофални процеси (например мощно вулканично изригване, кални потоци и т.н.), без никакво човешко влияние върху тези процеси, антропогенен- в резултат на стопанската дейност на човека. Интензивността на антропогенното замърсяване е пряко свързана с нарастването на населението на света и на първо място с развитието на големите индустриални центрове.

Антропогенното замърсяване се разделя на индустриално, селскостопанско и военно. Индустриалензамърсяването се причинява от едно предприятие или комбинация от тях, както и от транспорта. Селскостопанскизамърсяването е причинено от използването на пестициди, дефолианти и други агенти, прилагането на торове в количества, които не се абсорбират от културните растения, изхвърлянето на животински отпадъци и други дейности, свързани със селскостопанското производство. Военензамърсяването възниква в резултат на работата на предприятията на военната промишленост, транспортирането на военни материали и оборудване, изпитването на оръжия, функционирането на военни съоръжения и целия комплекс от военно оборудване в случай на военни действия. Последиците от война с използване на атомни оръжия могат да доведат до апокалипсис - „ядрена зима“.

Замърсяване на въздуха- въвеждане във въздуха или образуване в него химикалиили организми от физични агенти, които влияят неблагоприятно на жизнената среда или причиняват щети на материални ценности, както и образуването на антропогенни физически полета.

Замърсяване на хидросферата- навлизане на замърсители във водата в количества и концентрации, които могат да нарушат нормални условиясреда в големи водни тела.

Замърсяване на почвата- въвеждането и появата в почвата на нови, обикновено нехарактерни за нея, физични, химични или биологични агенти, които променят хода на почвообразуващия процес (потискат го), рязко намаляват производителността, причиняват натрупване на замърсители в растенията ( например, тежки метали), от които тези замърсители директно или индиректно (чрез растителни или животински храни) попадат в човешкото тяло.

Космическо замърсяване -общо замърсяване на околоземното и близкото космическо пространство от космически обекти. Най-опасното радиоактивно замърсяване се дължи на изстрелване в орбити и унищожаване ядрени реактори, в допълнение към „космическите отпадъци“, които пречат на нормалното функциониране на наземните радиотехнически и астрономически инструменти. Според характера на въздействието замърсяването се разделя на първично и вторично.

Първично замърсяване -постъпване в околната среда директно на замърсители, образувани при природни, антропогенни и чисто антропогенни процеси.

Вторично замърсяване- образуване (синтез) на опасни замърсители по време на физически и химични процеси, протичащи директно в заобикаляща среда. Така от нетоксични компоненти при някои условия се образуват отровни газове - фосген; фреоните, химически инертни на повърхността на Земята, влизат във фотохимични реакции в стратосферата, произвеждайки хлорни йони, които служат като катализатор при разрушаването на озоновия слой (екрана) на планетата. Някои реагенти за такива взаимодействия може да са безвредни.

Според механизма на въздействие замърсяването се разделя на механично, физично (топлинно, светлинно, акустично, електромагнитно), химично, радиационно, биологично.

Механично замърсяване -запушване на околната среда с агенти, които имат предимно неблагоприятно механично въздействие върху естествени и изкуствени обекти.

Физическо замърсяване са свързани с промени във физическите параметри на околната среда: температура и енергия (топлинна), вълна (светлинна, акустична, електромагнитна), радиация (радиационна, радиоактивна).

Топлинно (топлинно) замърсяванеса причинени от повишаване на температурата на околната среда, главно поради промишлени емисии на нагрят въздух, отпадъчни газове (продукти от горенето, отделяни в комина) и вода. Те могат да възникнат и като вторичен резултат от промени в химическия състав на околната среда (например парников ефект - постоянно затопляне на климата на планетата в резултат на натрупването в атмосферата на въглероден диоксид и други газове (метан). , флуор и хлоровъглеводороди), които, подобно на покритието на оранжерия, пропускат слънчевите лъчи и предотвратяват излизането на дълговълнова радиация, топлинна радиация от земната повърхност).

Светлинно замърсяванеса причинени от нарушаване на естествената осветеност на района в резултат на действието на изкуствени източници на светлина и могат да доведат до аномалии в живота на растенията и животните.

Акустично замърсяванесвързани с превишаване на естествените нива на шум и необичайни промени в звуковите характеристики в населени местаи други места, дължащи се на работа на транспорт, промишлени инсталации, домакински уреди, човешко поведение или други причини.

Електромагнитно замърсяваневъзникват в резултат на промени в електромагнитните свойства на околната среда (от електропроводи, радио и телевизия, работата на някои промишлени инсталации и др.), водят до промени във фините клетъчни и молекулни биологични структури.

Радиоактивно замърсяванеса причинени от превишаване на естественото ниво на радиоактивни вещества в околната среда. Тяхната последица е радиационното замърсяване, причинено от действието на йонизиращото лъчение.

Биологични замърсителипричинени от проникване (естествено или поради човешка дейност) в експлоатирани екосистеми и технологични инсталациивидове организми, които са чужди на дадени общности и условия и обикновено отсъстват там. Различават биотични и микробиологични замърсители.

Микробиологично (микробно) замърсяваневъзникват поради появата в околната среда на необичайно голям брой микроорганизми, свързани с масовото им размножаване в среди, променени от човешката икономическа дейност.

Литература

1) Инженерна екология и управление на околната среда: Учебник/под ред. Н.И.Иванова и И.М. Фадина. М.: "Логос", 2002 г.

2) Кедров Б.М. « Предмет и връзка природни науки" М.: Наука, 1967.436 стр.

3) Mizun Yu G. Екология позната и непозната. М.: Научно-практически. център 1994. 240 с

4) Екология: Учебник за ВУЗ/Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Б.П. Усанов и др.; Изд. SI. Цветкова. Санкт Петербург: Химиздат, 1999. 488 с.