L'académicien Vladimir Ivanovitch Vernadski (1864-1945) était l'un des éminents spécialistes des sciences naturelles qui se sont consacrés à l'étude des processus se produisant dans la biosphère. Il est le fondateur de la direction scientifique, nommée par lui biogéochimie qui constitue la base de la théorie moderne de la biosphère.
Les recherches de V.I. Vernadsky a conduit à la prise de conscience du rôle de la vie et de la matière vivante dans les processus géologiques. L'apparence de la Terre, son atmosphère, ses roches sédimentaires, ses paysages, tout cela est le résultat de l'activité vitale des organismes vivants. Vernadsky a attribué à l'homme un rôle particulier dans la formation du visage de notre planète. Il a présenté l'activité de l'humanité comme un processus naturel spontané dont les origines se perdent dans les profondeurs de l'histoire.
Théoricien hors pair, V.I. Vernadsky était à l'origine de sciences nouvelles et désormais universellement reconnues comme la radiogéologie, la biogéochimie, la doctrine de la biosphère et de la noosphère, la science des sciences.
En 1926, V.I. Vernadsky a publié le livre "Biosphère", qui a marqué la naissance de nouvelle science sur la nature et la relation de l'homme avec elle. La biosphère est présentée pour la première fois comme un système dynamique unique habité et contrôlé par la vie, la matière vivante de la planète : « La biosphère est une coquille organisée et définie de la croûte terrestre, associée à la vie. » Le scientifique a établi que l'interaction de la matière vivante avec la matière inerte fait partie d'un vaste mécanisme de la croûte terrestre, grâce auquel divers processus géochimiques et biogéniques se produisent, les atomes migrent et participent aux cycles géologiques et biologiques.
DANS ET. Vernadsky a souligné que la biosphère est le résultat du développement géologique et biologique et de l'interaction de matières inertes et biogéniques. D'une part, c'est l'environnement de la vie, et d'autre part, c'est le résultat de l'activité vitale. La spécificité de la biosphère moderne réside dans les flux d'énergie clairement dirigés et la circulation biogénique (associée aux activités des êtres vivants) de substances. Vernadsky a été le premier à montrer que l'état chimique de la croûte externe de notre planète est entièrement sous l'influence de la vie et est déterminé par des organismes vivants, à l'activité desquels le grand processus planétaire, la mythologie, est lié. éléments chimiques dans la biosphère. L'évolution des espèces, conduisant à la création de formes de vie, est stable dans la biosphère et doit aller dans le sens d'une augmentation de la migration biogénique des atomes.
DANS ET. Vernadsky a noté que les limites de la biosphère sont déterminées principalement par le domaine d'existence de la vie. Le développement de la vie, et par conséquent les limites de la biosphère, est influencé par de nombreux facteurs, et surtout par la présence d'oxygène, de dioxyde de carbone et d'eau dans sa phase liquide. Températures trop élevées ou trop basses, les éléments de nutrition minérale limitent également l'aire de répartition de la vie. L'environnement supersalin (qui dépasse d'environ 10 fois la concentration de sels dans l'eau de mer) peut également être attribué aux facteurs limitants. Les eaux souterraines ayant une concentration en sel supérieure à 270 g/l sont privées de vie.
Selon les idées de Vernadsky, la biosphère est constituée de plusieurs éléments hétérogènes. Le principal et principal matière vivante, la totalité de tous les organismes vivants qui habitent la Terre. Au cours de la vie, les organismes vivants interagissent avec des organismes non vivants (abiogènes) - substance inerte. Une telle substance est formée à la suite de processus auxquels les organismes vivants ne participent pas, par exemple les roches ignées. Le composant suivant est nutritif, créés et traités par les organismes vivants (gaz atmosphériques, charbon, pétrole, tourbe, calcaire, craie, litière forestière, humus du sol, etc.). Une autre composante de la biosphère - substance bio-inerte- le résultat de l'activité conjointe d'organismes vivants (eau, sol, croûte d'altération, roches sédimentaires, matériaux argileux) et de processus inertes (abiogènes).
La matière inerte prévaut nettement en masse et en volume. La matière vivante, en masse, constitue une partie insignifiante de notre planète : environ 0,25 % de la biosphère. De plus, « la masse de matière vivante reste fondamentalement constante et est déterminée par l’énergie solaire rayonnante de la population de la planète ». À l'heure actuelle, cette conclusion de Vernadsky s'appelle la loi de la constance.
DANS ET. Vernadsky a formulé cinq postulats relatifs au fonctionnement de la biosphère.
Le premier postulat : « Dès le début de la biosphère, la vie qui y est incluse aurait dû déjà être un corps complexe, et non une substance homogène, puisque ses fonctions biogéochimiques associées à la vie, en termes de diversité et de complexité, ne peuvent être les beaucoup d’une seule forme de vie. En d’autres termes, la biosphère primitive était à l’origine caractérisée par une riche diversité fonctionnelle.
Le deuxième postulat : « Les organismes n'apparaissent pas seuls, mais dans un effet de masse... La première apparition de la vie... aurait dû se produire non pas sous la forme de l'apparition d'un type quelconque d'organismes, mais de leur combinaison, correspondant à la fonction géochimique de la vie. Les biocénoses auraient dû apparaître immédiatement.
Le troisième postulat : « Dans le monolithe général de la vie, quelle que soit la manière dont ses éléments constitutifs changent, leurs fonctions chimiques ne pourraient pas être affectées par un changement morphologique. » C'est-à-dire que la biosphère primaire était représentée par des « ensembles » d'organismes tels que les biocénoses, qui constituaient les principaux « force active» transformations géochimiques. Les changements morphologiques dans les « agrégats » ne se reflétaient pas dans les « fonctions chimiques » de ces composants.
Le quatrième postulat : « Les organismes vivants… par leur respiration, leur alimentation, leur métabolisme… par le changement continu des générations… donnent lieu à l'un des plus grands phénomènes planétaires… - la migration des éléments chimiques dans la biosphère", donc "au cours des derniers millions d'années, nous assistons à la formation des mêmes minéraux, à tout moment il y a eu les mêmes cycles d'éléments chimiques que nous voyons aujourd'hui.
Cinquième postulat : « Sans exception, toutes les fonctions de la matière vivante dans la biosphère peuvent être assurées par les organismes unicellulaires les plus simples.
Développant la doctrine de la biosphère, V.I. Vernadsky est arrivé à la conclusion que le principal transformateur de l'énergie cosmique est la matière verte des plantes. Eux seuls sont capables d'absorber l'énergie du rayonnement solaire et de synthétiser des composés organiques.
Les principales dispositions des enseignements de V.I. Vernadsky à propos de la biosphère (1863-1945)
Au concept de "" (sans le terme lui-même) de retour dans début XIX V. est venu Lamarck. Plus tard (1863) explorateur français reut a utilisé le terme « biosphère » pour désigner l'aire de répartition de la vie à la surface de la Terre. En 1875, un géologue autrichien Devinez a appelé la biosphère une coquille spéciale de la Terre, comprenant la totalité de tous les organismes, l'opposant aux autres
coquilles terrestres. En commençant par les travaux de Suess, biosphère est interprété comme un ensemble d’organismes habitant la Terre.
La doctrine complète de la biosphère a été créée par notre compatriote académicien Vladimir Ivanovitch Vernadski. Les idées principales de V. I. Vernadsky dans la doctrine de la biosphère se sont formées au début du 20e siècle. Il les expose dans des conférences à Paris. En 1926, ses idées sur la biosphère sont formulées dans le livre "Biosphère", composé de deux essais : « Biosphère et espace » et « Espace de vie ». Plus tard, ces mêmes idées furent développées dans une grande monographie « Structure chimique biosphère de la Terre et de son environnement, qui, malheureusement, n'a été publié que 20 ans après sa mort.
Tout d'abord, V.I. Vernadsky a défini l'espace qui couvre biosphère Terre - toute l'hydrosphère jusqu'aux profondeurs maximales des océans, la partie supérieure de la lithosphère des continents jusqu'à une profondeur d'environ 3 km et la partie inférieure de l'atmosphère jusqu'à la limite supérieure de la troposphère. Il a introduit le concept intégral dans la science matière vivante et a commencé à appeler la biosphère la zone d'existence sur Terre de la « matière vivante », qui est une combinaison complexe de micro-organismes, d’algues, de champignons, de plantes et d’animaux. Essentiellement, nous parlons sur une seule coque thermodynamique (espace) dans laquelle la vie et
il y a une interaction constante de tous les êtres vivants avec des conditions environnementales inorganiques (un film de vie). Il a montré que la biosphère diffère des autres sphères de la Terre en ce sens que l'activité géologique de tous les organismes vivants s'y déroule. Les organismes vivants, convertissant l'énergie solaire, constituent une force puissante qui affecte les processus géologiques.
Une caractéristique spécifique de la biosphère en tant que coquille particulière de la Terre est la circulation continue de substances qui y sont régulées par l'activité des organismes vivants. D'après V.I. Vernadsky, dans le passé, ils ont clairement sous-estimé la contribution des organismes vivants à l'énergie de la biosphère et leur influence sur les corps inanimés. Bien que la matière vivante en termes de volume et de masse constitue une partie insignifiante de la biosphère, elle joue le rôle principal dans les processus géologiques associés à la modification de l'apparence de notre planète.
Poursuivre la science qu'il a créée biochimie, étudiant la répartition des éléments chimiques à la surface de la planète, V.I. Vernadsky est arrivé à la conclusion qu'il n'y a pratiquement aucun élément du tableau périodique qui ne serait pas inclus dans la matière vivante. Il a formulé trois principes biogéochimiques importants :
- La migration biogénique des éléments chimiques dans la biosphère tend toujours à sa manifestation maximale. Ce principe est désormais violé par l'homme.
- L'évolution des espèces au cours des temps géologiques, conduisant à la création de formes de vie stables dans la biosphère, se produit dans une direction qui favorise la migration biogénique des atomes.
- La matière vivante est en échange chimique continu avec son environnement, créé et entretenu sur Terre par l'énergie cosmique du Soleil. En raison de la violation des deux premiers principes, les influences cosmiques qui soutiennent la biosphère peuvent se transformer en facteurs qui la détruisent.
Les principes géochimiques énumérés sont en corrélation avec les conclusions importantes suivantes de V.I. Vernadsky : chaque organisme ne peut exister que dans la condition d'un lien étroit et constant avec d'autres organismes et la nature inanimée ; la vie avec toutes ses manifestations a produit de profonds changements sur notre planète.
La base initiale de l'existence de la biosphère et des processus biochimiques qui s'y déroulent est la position astronomique de notre planète et, tout d'abord, sa distance au Soleil et l'inclinaison de l'axe terrestre par rapport au plan de l'orbite terrestre. Cette disposition spatiale de la Terre détermine principalement le climat de la Terre, et ce dernier, à son tour, détermine les cycles de vie de tous les organismes qui y existent. Le soleil est la principale source d'énergie de la biosphère et le régulateur de tous les processus géologiques, chimiques et biologiques sur Terre.
La matière vivante de la planète Terre
L'idée principale de V.I. Vernadski réside dans le fait que la phase la plus élevée du développement de la matière sur Terre - la vie - détermine et soumet d'autres processus planétaires. A cette occasion, il a écrit qu'on peut dire sans exagération que l'état chimique de la croûte externe de notre planète, la biosphère, est entièrement sous l'influence de la vie et est déterminé par les organismes vivants.
Si tous les organismes vivants sont répartis uniformément à la surface de la Terre, ils forment un film de 5 mm d'épaisseur. Malgré cela, le rôle de la matière vivante dans l’histoire de la Terre n’est pas moins de rôle processus géologiques. La masse totale de matière vivante présente sur Terre, par exemple, depuis 1 milliard d'années, dépasse déjà la masse de la croûte terrestre.
La caractéristique quantitative de la matière vivante est la quantité totale biomasse. DANS ET. Vernadsky, après avoir effectué des analyses et des calculs, est arrivé à la conclusion que la quantité de biomasse est comprise entre 1 000 et 10 000 milliards de tonnes. la surface des feuilles des arbres, des tiges d'herbe et des algues vertes, donne des nombres d'un ordre complètement différent - à différentes périodes de l'année, ils varient de 0,86 à 4,20 % de la surface du Soleil, ce qui explique la grande énergie totale du biosphère. DANS dernières années des calculs similaires utilisant les équipements les plus récents ont été effectués par un biophysicien de Krasnoïarsk I. Gitelzon et a confirmé l'ordre des nombres, il y a plus d'un demi-siècle, déterminé par V.I. Vernadski.
Une place importante dans les œuvres de V.I. Vernadsky, selon la biosphère, est attribuée à la matière verte vivante des plantes, car elle seule est autotrophe et capable d'accumuler l'énergie radiante du Soleil, formant avec son aide des composés organiques primaires.
Une partie importante de l'énergie de la matière vivante est consacrée à la formation d'une nouvelle biosphère vadose(inconnus en dehors de celui-ci) minéraux, et une partie est enfouie sous forme de matière organique, formant finalement des gisements de houille et de houille, de schiste bitumineux, de pétrole et de gaz. "Nous avons affaire ici", a écrit V.I. Vernadsky, - avec un nouveau processus, avec une lente pénétration dans la planète de l'énergie radiante du Soleil, qui a atteint la surface de la Terre. La matière vivante modifie ainsi la biosphère et la croûte terrestre. Il y laisse continuellement une partie des éléments chimiques qui l'ont traversé, créant d'énormes épaisseurs de minéraux inconnus, en plus de lui, ou pénétrant dans la matière inerte de la biosphère avec la poussière la plus fine de ses restes.
Selon le scientifique, la croûte terrestre est principalement constituée de restes d'anciennes biosphères. Même sa couche de granite et de gneiss s'est formée à la suite du métamorphisme et de la refusion de roches apparues autrefois sous l'influence de la matière vivante. Il considérait que seuls les basaltes et autres roches ignées basiques étaient profonds et, dans leur genèse, sans rapport avec la biosphère.
Dans la doctrine de la biosphère, la notion de « matière vivante » est fondamentale. Les organismes vivants transforment l'énergie rayonnante cosmique en énergie terrestre, chimique et créent une variété infinie de notre monde. Avec leur souffle, leur nutrition, leur métabolisme, leur mort et leur décomposition, qui durent des centaines de millions d'années, leur changement continu de générations, ils donnent lieu à un processus planétaire grandiose qui n'existe que dans la biosphère. — migration d'éléments chimiques.
La matière vivante, selon la théorie de V. I. Vernadsky, est un facteur biogéochimique à l'échelle planétaire, sous l'influence duquel se transforment à la fois le milieu abiotique environnant et les organismes vivants eux-mêmes. Dans tout l'espace de la biosphère, il y a un mouvement incessant de molécules générées par la vie. La vie a une influence décisive sur la distribution, la migration et la dispersion des éléments chimiques, déterminant le devenir de l'azote, du potassium, du calcium, de l'oxygène, du magnésium, du strontium, du carbone, du phosphore, du soufre et d'autres éléments.
Les époques de développement de la vie : Protérozoïque, Paléozoïque, Mésozoïque, Cénozoïque reflètent non seulement les formes de vie sur Terre, mais aussi son histoire géologique, son destin planétaire.
Dans la doctrine de la biosphère, la matière organique, ainsi que l'énergie de désintégration radioactive, sont considérées comme porteuses d'énergie libre. Vie elle n'est pas considérée comme une somme mécanique d'individus ou d'espèces, mais comme un processus unique, couvrant toute la substance de la couche supérieure de la planète.
La matière vivante a changé à travers toutes les époques et périodes géologiques. Ainsi, comme le note V.I. Selon Vernadsky, la matière vivante moderne est génétiquement liée à la matière vivante de toutes les époques géologiques passées. Dans le même temps, dans le cadre de périodes géologiques significatives, la quantité de matière vivante n'est pas soumise à des changements notables. Ce modèle a été formulé par le scientifique comme une quantité constante de matière vivante dans la biosphère (pour une période géologique donnée).
La matière vivante remplit les fonctions biogéochimiques suivantes dans la biosphère : gaz - absorbe et libère des gaz ; redox - oxyde, par exemple, les glucides en dioxyde de carbone et le restitue en glucides ; concentration - les organismes-concentrateurs accumulent de l'azote, du phosphore, du silicium, du calcium et du magnésium dans leur corps et leur squelette. Grâce à l'exercice de ces fonctions, la substance vivante de la biosphère à partir de la base minérale crée des eaux et des sols naturels, qu'elle a créés dans le passé et maintient l'atmosphère dans un état d'équilibre.
Avec la participation de la matière vivante, le processus d'altération a lieu et les roches sont incluses dans les processus géochimiques.
Les fonctions gazeuses et redox de la matière vivante sont étroitement liées aux processus de photosynthèse et de respiration. À la suite de la biosynthèse de substances organiques par des organismes autotrophes, une énorme quantité de dioxyde de carbone a été extraite de l'atmosphère ancienne. À mesure que la biomasse des plantes vertes augmente, composition du gaz atmosphère - la teneur en dioxyde de carbone a diminué et la concentration en oxygène a augmenté. Tout l’oxygène présent dans l’atmosphère est formé à la suite des processus vitaux des organismes autotrophes. La matière vivante a modifié qualitativement la composition gazeuse de l'atmosphère, l'enveloppe géologique de la Terre. À son tour, l'oxygène est utilisé par les organismes pour le processus de respiration, ce qui entraîne une nouvelle libération du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Ainsi, les organismes vivants créés dans le passé entretiennent l’atmosphère de notre planète pendant des millions d’années. Une augmentation de la concentration d'oxygène dans l'atmosphère de la planète a affecté la vitesse et l'intensité des réactions redox dans la lithosphère.
De nombreux micro-organismes sont directement impliqués dans l'oxydation du fer, qui conduit à la formation de minerais de fer sédimentaires, ou à la réduction des sulfates avec formation de dépôts de soufre biogène. Malgré le fait que la composition des organismes vivants comprend les mêmes éléments chimiques dont les composés forment l'atmosphère, l'hydrosphère et la lithosphère, les organismes ne répètent pas complètement la composition chimique de l'environnement.
La matière vivante, remplissant activement la fonction de concentration, sélectionne dans l'environnement les éléments chimiques et en quantité dont elle a besoin. En raison de la mise en œuvre de la fonction de concentration, les organismes vivants ont créé de nombreuses roches sédimentaires, par exemple des gisements de craie et de calcaire.
Dans la biosphère, comme dans tout écosystème, la circulation des éléments chimiques s'effectue en permanence. Ainsi, la matière vivante de la biosphère, remplissant des fonctions géochimiques, crée et maintient l'équilibre de la biosphère.
Généralisations empiriques de V.I. Vernadski
La première conclusion de la doctrine de la biosphère est le principe de l'intégrité de la biosphère. La structure de la Terre est un système coordonné. Le monde vivant est un système unique cimenté par de nombreuses chaînes alimentaires et autres interdépendances. Si même une petite partie meurt, tout le reste s’effondrera.
Le principe d'harmonie de la biosphère et de son organisation. Dans la biosphère, « tout est pris en compte et tout est réglé avec la même précision et avec la même subordination à la mesure et à l'harmonie, que l'on voit dans les mouvements harmonieux des corps célestes et que l'on commence à voir dans les systèmes d'atomes de matière et d'atomes ». d'énergie."
Le rôle du vivant dans l'évolution de la Terre. La face de la Terre est en réalité façonnée par la vie. "Tous les minéraux des parties supérieures de la croûte terrestre - acides aluminosiliciques libres (argiles), carbonates (calcaires et dolomites), hydrates de fer et oxyde d'aluminium (minerai de fer brun et bauxites) et plusieurs centaines d'autres - sont créés en permanence dans cela seulement sous l'influence de la vie.
Rôle cosmique de la biosphère dans la transformation de l'énergie. V. I. Vernadsky a souligné importance l'énergie et appelés mécanismes de conversion d'énergie des organismes vivants.
L'énergie cosmique provoque la pression de la vie, qui est obtenue par la reproduction. La reproduction des organismes diminue à mesure que leur nombre augmente. La taille des populations augmente aussi longtemps que l’environnement peut résister à leur nouvelle augmentation, après quoi l’équilibre est atteint. Le nombre fluctue autour du niveau d’équilibre.
La propagation de la vie est une manifestation de son énergie géochimique. La matière vivante, tel un gaz, se répand à la surface de la Terre selon la règle de l'inertie. Les petits organismes se reproduisent beaucoup plus rapidement que les grands. Le taux de transmission de la vie dépend de la densité de la matière vivante.
Le concept d'autotrophie. Les organismes autotrophes sont des organismes qui tirent tous les éléments chimiques dont ils ont besoin pour vivre de la matière osseuse qui les entoure et qui n'ont pas besoin de composés prêts à l'emploi d'un autre organisme pour construire leur corps. Le domaine d'existence de ces organismes verts autotrophes est déterminé par la zone de pénétration de la lumière solaire.
La vie est entièrement déterminée par le domaine de la durabilité de la végétation verte, et les limites de la vie proprietes physiques et chimiques composés qui construisent le corps, leur inviolabilité dans certaines conditions environnementales. Le champ de vie maximal est déterminé par les limites extrêmes de survie de l'organisme. La limite supérieure de la vie est déterminée par l'énergie rayonnante, dont la présence exclut la vie et contre laquelle le bouclier d'ozone protège. limite inférieure associés à des températures élevées.
La biosphère, dans ses principales caractéristiques, représente le même appareil chimique des périodes géologiques les plus anciennes. La vie est restée constante au cours des temps géologiques, seule sa forme a changé. La matière vivante elle-même n’est pas une création aléatoire.
L'« ubiquité » de la vie dans la biosphère. La vie s'est progressivement adaptée, s'adaptant lentement, a capturé la biosphère, et cette capture n'a pas pris fin. Le domaine de stabilité de la vie est le résultat de son adaptabilité au fil du temps.
La loi de la frugalité dans l'utilisation des corps chimiques simples par la matière vivante. Une fois qu'un élément y est entré, il passe par une longue série d'états, et l'organisme seul quantité requiseéléments.
La constance de la quantité de matière vivante dans la biosphère. La quantité d’oxygène libre dans l’atmosphère est du même ordre que la quantité de matière vivante. La matière vivante est un intermédiaire entre le Soleil et la Terre et donc soit sa quantité doit être constante, soit ses caractéristiques énergétiques doivent changer.
Tout système atteint un équilibre stable lorsque son énergie gratuite est égal ou proche de zéro, c'est-à-dire lorsque tout le travail possible dans les conditions du système a été effectué.
V. I. Vernadsky a formulé l'idée de l'autotrophie humaine, qui est devenu important dans le cadre de la discussion sur le problème de la création d'écosystèmes artificiels en vaisseaux spatiaux. La création de tels écosystèmes artificiels sera jalon développement de l’écologie. Leur construction combine un objectif d'ingénierie - la création d'un nouveau - et une orientation environnementale axée sur la préservation de l'existant, la créativité et un conservatisme raisonnable. Ce sera la mise en œuvre du principe de « concevoir avec la nature ».
Jusqu’à présent, un écosystème artificiel est une structure très complexe et encombrante. Ce qui dans la nature fonctionne tout seul, une personne ne peut le reproduire qu'au prix de gros efforts. Mais il devra le faire s'il veut explorer l'espace et effectuer de longs vols. La nécessité de créer un écosystème artificiel dans les engins spatiaux contribuera à mieux comprendre les écosystèmes naturels.
Au sens littéral, le terme biosphère" signifie « sphère de vie » et dans ce sens, il a été introduit pour la première fois par le scientifique autrichien Edouard Suess(1831 - 1914) à la fin du XIXème siècle. Initialement, ce nom désignait uniquement la totalité de tous les organismes vivants vivant sur Terre. Mais peu à peu l'idée d'une relation étroite entre la nature animée et inanimée, de l'effet inverse des systèmes vivants sur leur environnement, pénétra de plus en plus obstinément dans l'esprit des scientifiques.
Une doctrine harmonieuse et holistique de la biosphère a été donnée à d'éminents scientifiques russes, fondateur de la géochimie, étudiant de V.V. Dokuchaev Vladimir Ivanovitch Vernadski(1863 - 1945). Le concept central de cette doctrine est le concept de matière vivante, qui est défini comme la totalité de tous les organismes vivants sur Terre. La biosphère peut alors être définie comme sphère d'unité du vivant et du non-vivant, c'est à dire. comme la substance vivante de la Terre avec l'environnement, avec la « substance inerte », comme V. I. Vernadsky appelait cet environnement. Cette interprétation a également déterminé sa vision du problème de l'origine de la vie sur Terre. En tant que cosmiste, Vernadsky croyait que la vie était née de la planète, puisqu'il n'existe aucune preuve convaincante que la Terre ait jamais été sans vie. En d’autres termes, la biosphère a toujours existé sur Terre. Ceci est en contradiction avec le point de vue d'A.I. Oparin, qui a été discuté dans la leçon 11.
biosphère V. I. Vernadsky l'a également défini comme l'une des coquilles géologiques de la Terre, dont la structure et l'énergie sont formées à la suite de l'activité combinée d'organismes vivants. Une autre définition de la biosphère - est la totalité des écosystèmes de la Terre(Voir ci-dessus sur le concept et les propriétés des écosystèmes.) La biosphère s'étend à toutes les coquilles géosphériques de la Terre : elle occupe toute l'hydrosphère, une partie de la lithosphère (jusqu'à des profondeurs d'environ 10 km) et une partie de l'atmosphère (toute la troposphère). et une partie de la stratosphère jusqu'à des hauteurs de plus de 30 km au-dessus de la surface de la Terre). Il a déjà été dit plus tôt que les bactéries sont les organismes les plus nombreux et les plus anciens sur Terre, et ce sont leurs spores qui ont été trouvées à de grandes profondeurs et hauteurs.
Dans la leçon 10, il a déjà été noté que l'évolution s'est déroulée non seulement par la destruction d'espèces non viables, mais aussi par la préservation des espèces anciennes, les plus adaptables aux conditions d'existence changeantes. C'est ainsi que le courant la diversité des organismes vivants est la base de la durabilité de la biosphère. Environ 1 million d'espèces animales et plus de 260 000 espèces végétales vivent désormais sur Terre, dont plus de 75 % sont des arthropodes (principalement des insectes). Ainsi, en termes de diversité des espèces, les animaux sont presque 4 fois en avance sur les plantes. Cependant, la biomasse des plantes terrestres représente 97 %, et celle des animaux et des micro-organismes - seulement 3 % de la biomasse totale de la planète. On sait que l'océan mondial occupe environ 75 % de la surface de la Terre, cependant, la biomasse des organismes vivants sur terre est environ 1 000 fois supérieure à la biomasse des habitants de l'océan mondial, qui vivent principalement dans la couche d'eau superficielle. 100 m d'épaisseur. Dans le même temps, la productivité biologique des terres et des océans est à peu près la même , ce qui s'explique par le renouvellement rapide des organismes vivants dans l'océan par rapport à la terre.
L'une des idées principales de V. I. Vernadsky dans la doctrine de la biosphère était l'idée de relation entre les organismes vivants et l'environnement non vivant. Cette relation s'effectue à travers cycles les principaux éléments chimiques biogéniques - le carbone, l'hydrogène, l'azote et l'oxygène, qui sont présents dans les chaînes alimentaires (trophiques). Les plantes de la Terre sont les seuls organismes vivants qui synthétisent des substances organiques (fibres et amidon) à partir de matières inorganiques (dioxyde de carbone et eau). Le sous-produit de cette réaction, appelé photosynthèse car elle a lieu uniquement en présence de lumière, est l'oxygène moléculaire (pour la photosynthèse, voir la leçon 10). Les plantes puisent dans la biosphère tous les éléments chimiques dont elles ont besoin pour vivre et n'ont pas besoin de composés organiques prêts à l'emploi d'autres organismes, c'est-à-dire les plantes de la terre sont autotrophes ( lat. trophée - nourriture). De plus, les plantes sont producteurs(producteurs) de matière organique dont se nourrissent les herbivores - les consommateurs(consommateurs) du premier niveau. Les herbivores se nourrissent de prédateurs - consommateurs de deuxième niveau. Viennent ensuite les éboueurs : dans la nature, tout se recycle, elle ne permet aucun déchet. Lorsque les organismes vivants meurent, les champignons et les bactéries prennent le relais. - décomposeurs, décomposant les substances organiques en atomes d'éléments chimiques biogènes, à partir desquels se forme l'humus (humus), qui est utilisé pour nourrir les plantes. La boucle est donc bouclée. C'est dans les cycles des éléments chimiques biogènes que rôle géologique de la matière vivante de la planète. Plus tôt, dans la leçon 8, il a déjà été dit que la plupart des roches sédimentaires sont d'origine biogénique, c'est-à-dire les organismes vivants forment non seulement la face biologique, mais aussi géologique de la planète. Les consommateurs de tous niveaux et les décomposeurs sont les hétérotrophes, parce que les corps d’autres organismes vivants sont utilisés pour se nourrir.
Une idée importante de V. I. Vernadsky était l'idée de rôle spatial la matière vivante, qui consiste à accumuler l'énergie solaire et à la convertir en énergie chimique Connexions substances organiques. Sans l'énergie solaire, les cycles des éléments chimiques biogéniques et l'évolution des organismes vivants seraient impossibles.
Les grands principes de l'existence de la biosphère, selon Vernadsky, sont son intégrité et harmonie. Les limites physiques de l'existence de la vie sont plutôt petites et sont déterminées par des constantes physiques mondiales, qui à leur tour fixent des intervalles étroits de températures et de pressions adaptés à l'existence d'organismes vivants (par exemple, l'intervalle thermique limite est de moins 252 à plus 180 degrés Celsius). A cela s'ajoute également principe anthropique: toutes les constantes physiques du monde sont merveilleusement « adaptées » à l’existence de la vie. S’ils étaient juste un peu plus hauts ou plus bas, la vie dans l’univers serait impossible du tout.
Idées d'« ubiquité » et de « propagation » de la vie : la biosphère. comme mentionné ci-dessus, il a capturé toutes les coquilles géosphériques de la terre, la matière vivante, comme un liquide, se répand sur la planète, et plus les organismes sont petits, plus leur taux de reproduction est rapide.
Principal fonctions de la biosphère, selon les vues modernes, sont :
1) énergie - l'énergie solaire stockée dans les organismes vivants vivants et enterrés, fournit des cycles d'éléments chimiques biogènes ;
2) concentration - dans les organismes vivants, la concentration maximale possible de substances organiques est réalisée ;
3) destructeur - dans les chaînes trophiques, les composés organiques sont décomposés en atomes d'éléments chimiques biogènes qui forment de l'humus, qui assure la nutrition des plantes et le cycle des éléments ;
4) formation de l'environnement - les organismes vivants, ainsi que la nature inanimée, créent un habitat pour d'autres organismes vivants ;
5) transport - la biosphère détermine la circulation des nutriments
éléments chimiques, c'est-à-dire leur transport à travers le monde.
V. I. Vernadsky a également créé la doctrine de noosphère- la biosphère, contrôlée par la pensée humaine rationnelle. L'une de ses œuvres s'intitule « La pensée scientifique comme phénomène planétaire ». C'est un hymne à l'esprit humain. L'idée de la noosphère a également été développée par le plus grand paléontologue et anthropologue français P. Teilhard de Chardin, auteur du livre « Le Phénomène de l'Homme », qui a défini la noosphère comme l'une des étapes de l'évolution du monde, dont la force motrice est la « conscience intentionnelle ». Contrairement à lui, V. I. Vernadsky considérait l'émergence de la conscience comme un résultat naturel du développement de la biosphère. Vernadsky a également donné des critères pour la transition de la biosphère vers la noosphère : établissement humain sur la planète entière, accès à l'espace et développement. système solaire, l'amélioration des moyens de communication, le triomphe de la démocratie, c'est-à-dire la participation des larges masses populaires à la gestion de la planète, l'exclusion des guerres de la vie de l'humanité, etc. À l'exception de ce dernier, à la fin du XXe siècle, tous les critères de Vernadsky étaient remplis, mais la noosphère est encore très loin. Au lieu de cela, à la fin du XXe siècle, l’humanité a été confrontée à une crise environnementale mondiale.
A la fin du XXe siècle, en raison de graves problèmes environnementaux un autre concept est apparu et une branche de la science qui lui est associée - bioéthique. Ce concept peut être défini comme le respect de la vie, de la biosphère dans son ensemble et de chaque organisme vivant séparément. Si auparavant l'objectif principal de l'existence de toute société était de créer un maximum de confort pour la vie humaine, l'idée dominante était anthropocentrisme(l'homme et son confort sont au centre de tout), désormais l'objectif principal de l'activité de toute l'humanité est la préservation de la biosphère.
| Le nom du paramètre | Signification |
| Sujet de l'article : | La doctrine de la biosphère |
| Rubrique (catégorie thématique) | Écologie |
Biosphère- la coquille de la Terre dont la composition, la structure et l'énergie sont déterminées par l'activité combinée des organismes vivants.
écologie mondiale- la doctrine de la biosphère de la Terre.
La biosphère couvre une partie de l'atmosphère jusqu'en altitude bouclier d'ozone (20-25 km), une partie de la lithosphère et toute l'hydrosphère. Conclusion descend en moyenne de 2 à 3 km sur terre et de 1 à 2 km sous le fond de l'océan.
Du point de vue biogéochimique, c'est la coquille de la Terre au sein de laquelle la vie est répandue.
Le terme « biosphère » a été introduit par E. Suess (1875), qui l'a compris comme une fine pellicule de vie à la surface de la Terre, qui détermine en grande partie la « face de la Terre ».
La doctrine holistique de la biosphère a été développée par V.I. Vernadski.
Propriétés fondamentales de la biosphère selon V.I. Vernadski :
1) intégrité et organisation de la biosphère ;
2) ʼʼubiquitéʼʼ de sa matière vivante ;
3) la présence de formations claires et discrètes.
Il a particulièrement souligné la couche de la biosphère couverte par la vie, où se concentre l'essentiel des organismes : film de vie terrestre, planctonique et de fond. La biosphère en tant que système global de vie est formée par une combinaison de biogéocénoses.
La substance de la biosphère est complexe et comporte plusieurs Composants:
1) la totalité des organismes vivants - matière vivante;
2) une substance créée et transformée par des organismes vivants, - nutritif(charbon, bitume, calcaire) ;
3) substance inerte, formé par des processus auxquels la matière vivante ne participe pas (solide, liquide, gazeux) ;
4) bio-inerte, le ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ est créé simultanément par des organismes vivants et des processus inertes (presque toute l'eau de la biosphère, le pétrole, le sol) ;
5) une substance en cours de désintégration radioactive ;
6) atomes dispersés, qui sont continuellement créés à partir de diverses sortes la matière terrestre sous l'influence du rayonnement cosmique ;
7) matière d'origine cosmique, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ comprend des atomes et des molécules individuels entrant dans l'ionosphère à partir du champ électromagnétique du Soleil, pénétrant depuis l'espace.
La matière vivante dans la biosphère fonctionne deux fonctions principales:
1) fonction énergétique: Pour que la biosphère existe et se développe, elle a besoin d'énergie, dont elle ne dispose pas de sources propres. Il ne peut consommer que de l’énergie provenant de sources externes. Le Soleil est l’une des principales sources de la biosphère.
2) Fonction de formation de l'environnement. Elle s'exprime dans les fonctions biogéochimiques correspondantes, qui indiquent la participation des organismes vivants à procédés chimiques changements dans la composition matérielle de la biosphère :
UN) gaz- absorption et émission de gaz (par exemple, les plantes vertes absorbent de l'oxygène ; les bactéries restituent de l'azote, du sulfure d'hydrogène ; les animaux et les plantes émettent du dioxyde de carbone).
b) concentration- les organismes-concentrateurs accumulent de l'azote, du phosphore, du silicium, du calcium, du magnésium dans leur corps et leur squelette.
V) rédox- la matière vivante oxyde par exemple les glucides en dioxyde de carbone et le restitue en glucides.
G) biochimique les fonctions sont associées à l'activité vitale des organismes vivants - leur nutrition, leur respiration, leur reproduction, leur mort et la destruction ultérieure des corps. En conséquence, une transformation chimique de la matière vivante se produit, d'abord en bioinerte, puis, après sa mort, en inerte.
e) fonctions biogéochimiques associées à l'activité humaine
La biosphère est un système d'équilibre grandiose avec une circulation continue de matière et d'énergie. Le développement de la biosphère est déterminé par le flux d'énergie dont la source dominante est le Soleil. Dans la biosphère, l'énergie du rayonnement solaire est consommée, transformée, liée. le stockage d’énergie est de la matière organique. Le flux d'énergie dans la biosphère est constitué de l'énergie du Soleil et énergie interne Terre. Parallèlement, les échanges énergétiques couvrent toutes les composantes de la biosphère, y compris la matière vivante.
Toutes les substances de la planète Terre sont en cours de circulation biochimique. Il existe deux cycles de base : grand (géologique) et petit (biotique).
· grand cycle dure des millions d'années. Les roches sont détruites, altérées et transportées par l'eau dans l'océan mondial, où elles forment de puissantes strates marines.
· petit cercle, faisant partie d'un ensemble plus vaste, il se produit au niveau de la biogéocénose et consiste essentiellement dans le fait que les nutriments du sol, de l'eau, de l'air s'accumulent dans les plantes, sont dépensés pour créer leur masse et processus de la vie en eux.
L'intervention humaine affecte négativement les processus cycliques. Par exemple, le drainage des marécages, la déforestation ou la perturbation de l'assimilation des substances par les plantes suite à la pollution entraînent une diminution de l'intensité de l'absorption du carbone. Un excès d'éléments organiques dans l'eau sous l'influence des effluents industriels provoque la pourriture des plans d'eau et une surutilisation de l'oxygène dissous dans l'eau, ce qui empêche le développement de bactéries aérobies (consommatrices d'oxygène). En brûlant des combustibles fossiles, en fixant l'azote atmosphérique dans les produits industriels, en liant le phosphore dans les détergents (détergents synthétiques), l'homme perturbe le cycle des éléments.
Le taux de circulation des éléments biogènes est assez élevé. Le temps de renouvellement du carbone atmosphérique est d'environ 8 ans. Temps total Le cycle de l'azote est estimé à plus de 110 ans, celui de l'oxygène à 2 500 ans.
La circulation des substances dans la nature implique une cohérence générale du lieu, du temps et de la vitesse des processus à des niveaux allant de la population à la biosphère. Cette cohérence des phénomènes naturels est appelée balance écologique. Cet équilibre est dynamique et mobile.
D'une manière générale, le principe de circulation dans la nature est préservé. Les écosystèmes plus simples sont réunis en un écosystème planétaire commun - la « biosphère », dans lequel la circulation des substances se manifeste pleinement.
La productivité de la biosphère, selon certaines estimations, atteint 164 milliards de tonnes de matière organique sèche par an. Selon d'autres estimations, 83 milliards de tonnes par an : 30 pour les océans et 53 pour les terres biomes.
Bien que l'océan couvre 0,7 de la surface totale de la Terre, sa contribution à la production de produits nets n'est que de 40 %. Les forêts, n'occupant que 0,1 de la superficie des continents, fixent près de la moitié de l'énergie totale de ses producteurs.
Les terres cultivées ont une productivité primaire élevée. Mais cela n’est pas proportionnel à la productivité primaire totale de la forêt. La productivité primaire nette élevée obtenue par les agronomes ne signifie pas un progrès dans l’utilisation de la photosynthèse.
Aucune des coquilles qui composent la biosphère ne peut se développer indépendamment des autres. Tout changement qualitatif dans l’un d’eux affecte de manière adéquate l’autre. La loi universelle de l'équilibre de la biosphère est le principe fondamental de l'existence de l'ensemble du monde organique et inorganique.
La quantité de biomasse de matière vivante tend vers une certaine constance. Il existe un équilibre planétaire approximatif entre la production de matière vivante et sa décomposition. Un déséquilibre dans ce processus est introduit non seulement (et pas tant) par les changements naturels catastrophiques survenant sur terre, mais aussi par l'activité économique humaine, qui peut non seulement être proportionnelle à l'évolution catastrophique des facteurs naturels, mais même dépasser le niveau de leur impact.
La perte de volume de biomasse au cours de la productivité secondaire est associée à d'énormes coûts énergétiques pour la respiration, l'énergie musculaire, le mouvement, etc. la chaîne alimentaire, plus la productivité secondaire est faible. Par exemple, il faut 80 kg d’herbe pour produire 1 kg de bœuf, et 5 kg de viande pour produire 1 kg de truite.
L'humanité, les gens font partie de la biosphère. Grâce à l'augmentation constante impact sur la production sur environnement l'homme et la société provoquent d'importantes perturbations dans la biosphère. La biosphère évolue progressivement vers la noosphère.
concept noosphère a été introduit par les philosophes français Edouard Leroy (1870-1954) et Teilhard de Chardin (1881-1955).
Les scientifiques russes V.I. sont ceux qui ont le mieux compris la noosphère. Vernadski, K.E. Tsiolkovsky (1857-1935) et A.L. Chijevski (1897-1964).
Il existe des concepts étroits et larges de la noosphère:
- Au sens étroit le seul objet noosphérique qui détermine son développement est l'homme. Dans le même temps, la noosphère est communément comprise comme l'étape la plus élevée du développement de la biosphère, lorsque les environnements naturels et artificiels sont contrôlés sous l'influence et l'influence de transformations humaines raisonnables.
Si nous acceptons que la vie intelligente dans l’Univers ne se limite en aucun cas à sa manifestation sur Terre, alors nous arrivons à notion large noosphère lorsque l'activité rationnelle dépasse le cadre de la seule activité humaine. Dans cette approche, l’activité intelligente et consciente s’étend à l’Univers entier (Esprit Cosmique), et la noosphère agit comme le côté intelligent de l’Univers.
DANS ET. Vernadsky a souligné que l'humanité est en train de devenir une puissante force géologique capable de produire changements globaux par terre. En raison de ce biosphère comment le domaine de la vie active se transforme en noosphère - le domaine de l'esprit.
Avant l'avènement de l'homme, l'équilibre de la biosphère était déterminé cinq facteurs énergétiques:
les forces tectoniques
l'énergie chimique
énergie biogénique.
Ces cinq facteurs ont évolué à l’échelle des temps géologiques et ont façonné l’environnement naturel sur 3,5 milliards d’années.
actuellement paru nouveau facteur - énergie de production mondiale(il se développe non pas selon l'échelle géologique, mais selon l'échelle de temps historique ; la préservation ou la violation irréversible de l'équilibre mobile dans la biosphère dépend de l'organisation de la production).
En science, il y en a un principes essentiels – principe de jointure co-évolution société et nature parallèle, co-évolution ou adaptation historique de la nature et de l'humanité, la plus haute importance du développement conjoint harmonieux de l'humanité et de la biosphère (basé sur la théorie de la noosphère de Vernadsky).
La doctrine de la biosphère - le concept et les types. Classement et caractéristiques de la catégorie « Enseignement de la biosphère » 2017, 2018.
L'essence des enseignements de V. I. Vernadsky réside dans la reconnaissance du rôle exclusif de la « matière vivante » qui transforme la face de la planète. Le résultat total de ses activités sur la période géologique est énorme. Selon Vernadsky, « à la surface de la Terre, il n'existe pas de force chimique agissant plus constamment, et donc plus puissante dans ses conséquences finales, que les organismes vivants pris dans leur ensemble ». Ce sont les organismes vivants qui captent et transforment l’énergie du Soleil et créent l’infinie diversité de notre monde.
Le deuxième aspect le plus important des enseignements de V. I. Vernadsky est son idée de l'organisation de la biosphère, qui se manifeste dans l'interaction coordonnée des êtres vivants et non vivants, l'adaptabilité mutuelle de l'organisme et de l'environnement. "Un organisme", écrit V. I. Vernadsky, "a affaire à un environnement auquel il est non seulement adapté, mais qui lui est adapté."
Cette interaction se reflète principalement dans la création de nombreuses nouvelles espèces. plantes cultivées et les animaux de compagnie. De telles espèces n’existaient pas auparavant et sans l’aide humaine, elles meurent ou se transforment en espèces sauvages. Par conséquent, Vernadsky considère le travail géochimique de la matière vivante dans le lien indissociable du règne animal, végétal et de l'humanité culturelle comme l'œuvre d'un tout.
V. I. Vernadsky suggère que la matière vivante peut également avoir son propre processus évolutif, qui se manifeste par des changements au cours des temps géologiques, quels que soient les changements dans l'environnement.
Pour confirmer son idée, il fait référence à la croissance continue du système nerveux central des animaux et à son importance dans la biosphère, ainsi qu'à l'organisation particulière de la biosphère elle-même. Selon lui, dans un modèle simplifié, cette organisation peut être exprimée de telle manière qu'aucun point de la biosphère « ne se retrouve au même endroit, au même point de la biosphère qu'il ne l'a jamais été auparavant ». , ce phénomène peut être décrit comme l'irréversibilité des changements inhérents à tout processus d'évolution et de développement.
Le processus continu d'évolution, accompagné de l'émergence de nouveaux types d'organismes, a un impact sur l'ensemble de la biosphère, y compris les corps naturels bio-inertes, par exemple les sols, les sols et les eaux souterraines, etc. fait que les sols et les rivières du Dévonien sont complètement différents du tertiaire et encore plus de notre époque. Ainsi, l'évolution des espèces s'étend progressivement et s'étend à l'ensemble de la biosphère.
V. I. Vernadsky a également étayé les idées les plus importantes sur les formes de transformation de la matière, les voies de migration biogénique des atomes, c'est-à-dire la migration d'éléments chimiques avec la participation de matière vivante, l'accumulation d'éléments chimiques, les facteurs déterminants de la développement de la biosphère, etc.
Au début du XXe siècle, l'académicien Vladimir Ivanovitch Vernadski (1863-1945) développa une théorie qu'il appela biogéochimie, qui constitua la base de la théorie moderne de la biosphère. Il a soulevé les problèmes de l'évolution conjointe de l'homme et de la biosphère du point de vue du développement de la Terre en tant que corps cosmique. Déjà à cette époque, Vladimir Ivanovitch essayait de comprendre et de révéler le rôle de l'homme dans le processus de l'histoire naturelle.
Les recherches de V.I. Vernadsky ont conduit à la prise de conscience du rôle de la vie et de la matière vivante dans les processus géologiques. L'apparence de la Terre, son atmosphère, ses roches sédimentaires, ses paysages, tout cela est le résultat de la vie. Vernadsky a attribué à l'homme un rôle particulier dans la formation du visage de notre planète. Il a présenté l'activité de l'humanité comme un processus naturel spontané dont les origines se perdent dans les profondeurs de l'histoire humaine.
En 1926, Vernadsky publie à Leningrad un livre intitulé "Biosphère", qui marque la naissance d'une nouvelle science sur la nature, sur la relation de l'homme avec elle. Dans ce livre, pour la première fois, la biosphère est présentée comme un système dynamique unique habité et contrôlé par la vie, la substance vivante de la planète. "La biosphère est une coquille organisée et définie de la croûte terrestre, associée à la vie." Dans ses travaux sur la biosphère, le scientifique a montré que la matière vivante, en interaction avec la matière inerte, fait partie d'un vaste mécanisme de la croûte terrestre, grâce auquel se produisent divers processus géochimiques et biogéniques, la migration des atomes et ils participent à cycles géologiques et biologiques.
VI Vernadsky a montré que l'état chimique de la croûte externe de notre planète est entièrement sous l'influence de la vie et est déterminé par des organismes vivants, à l'activité desquels est associé le grand processus planétaire - la migration d'éléments chimiques dans la biosphère. L'évolution des espèces, a noté le scientifique, conduisant à la création de formes de vie, est stable dans la biosphère et devrait aller dans le sens d'une augmentation de la migration biogénique des atomes.
La biosphère est l’enveloppe planétaire la plus complexe de la vie, son enveloppe externe, habitée par des organismes qui constituent ensemble la matière vivante. Il comprend - la partie inférieure de l'atmosphère, toute l'hydrosphère et la partie supérieure de la lithosphère terrestre, habitées par des organismes vivants. La coquille de la Terre, dans laquelle l'activité combinée des organismes vivants se manifeste comme un facteur géochimique à l'échelle planétaire. La biosphère est le plus grand écosystème (mondial) de la Terre - la zone d'interaction systémique entre la matière vivante et inerte de la planète.
V.I. Vernadsky a déterminé la composition matérielle de la biosphère, où il comprenait sept parties naturelles profondément hétérogènes, mais géologiquement non aléatoires :
1) matière vivante ;
2) substance biogénique (minéraux combustibles, calcaire, etc., c'est-à-dire une substance créée et transformée par des organismes vivants) ;
3) substance inerte (formée sans la participation d'organismes vivants - solide, liquide et gazeux) ;
4) substance bioinerte (créée conjointement par des processus de nature inorganique et des organismes vivants - eau, sol, croûte altérée, limons) ;
5) une substance de désintégration radioactive (éléments et isotopes des séries de l'uranium, du thorium et de l'actinouranium) ;
6) atomes dispersés de matière terrestre et de rayonnement cosmique ;
7) matière d'origine cosmique sous forme de météorites, de poussière cosmique, etc.
La biosphère doit être représentée comme le mécanisme le plus complexe de développement géologique et biologique et d'interaction de matière inerte et biogénique. La biosphère est, d’une part, l’environnement de la vie et, d’autre part, le résultat de l’activité vitale. La principale spécificité de la biosphère moderne réside dans les flux d'énergie clairement dirigés et la circulation biogénique (associée aux activités des êtres vivants) de substances.
En développant la doctrine de la biosphère, Vernadsky est arrivé à la conclusion que le principal transformateur de l'énergie cosmique est la matière verte des plantes. Seules les plantes vertes sont capables d’intercepter l’énergie du rayonnement solaire et de créer des composés organiques primaires. Pour expliquer la grande énergie totale de la biosphère, Vernadsky a fait des calculs qui ont réellement montré l'énorme importance des plantes photosynthétiques dans la création de la masse organique totale. Le scientifique a calculé que la surface de la Terre représente moins d’un dix millième de la surface du Soleil. La superficie totale de l'appareil de transformation des plantes vertes, selon la période de l'année, représente déjà de 0,86 à 4,2 % de la surface du Soleil. La différence est colossale. Ce potentiel d’énergie verte est à la base de la préservation et du maintien de toute vie sur notre planète.
Matière vivante de la biosphère
L'un des maillons centraux du concept de biosphère est la doctrine de la matière vivante. Analysant le problème de la migration atomique, V.I. Vernadsky est arrivé à la conclusion que « les composés organiques indépendants de la matière vivante n'existent nulle part ». Plus tard, il formule le concept de matière vivante : « La matière vivante de la biosphère est la totalité de ses organismes vivants... J'appellerai la totalité des organismes, réduits à leur poids, leur composition chimique et leur énergie, matière vivante.
Matière vivante - la totalité des organismes vivants de la biosphère, exprimés numériquement en éléments élémentaires composition chimique, masse et énergie.
Le but principal de la matière vivante et son attribut essentiel est l'accumulation d'énergie libre dans la biosphère. L’énergie biogéochimique habituelle de la matière vivante est produite principalement par la reproduction.
Dans les années 30, V.I. Vernadski de poids total la matière vivante distingue l'humanité comme sa partie particulière. Cette séparation de l’homme de tous les êtres vivants est devenue possible pour trois raisons. Premièrement, l’humanité n’est pas un producteur, mais un consommateur d’énergie biogéochimique. Deuxièmement, la masse de l’humanité, d’après les données démographiques, ne constitue pas une quantité constante de matière vivante. Et troisièmement, ses fonctions géochimiques ne sont pas caractérisées par la masse, mais par l'activité de production.
Quoi caractéristiques inhérent à la matière vivante ? Tout d’abord, c’est une énorme énergie gratuite. Au cours de l'évolution des espèces, la migration biogénique des atomes, c'est-à-dire l'énergie de la matière vivante de la biosphère a augmenté à plusieurs reprises et continue de croître, car la matière vivante traite l'énergie radiation solaire. La matière vivante a également un débit élevé réactions chimiques comparé à la matière inanimée, où des processus similaires sont des milliers et des millions de fois plus lents. Par exemple, certaines chenilles peuvent transformer de la nourriture 200 fois plus qu'elles ne pèsent elles-mêmes par jour, et une mésange mange autant de chenilles par jour qu'elle se pèse.
Pour la matière vivante, il est caractéristique que les constituants de celle-ci composants chimiques, dont les plus importantes sont les protéines, ne sont stables que dans les organismes vivants. Une fois le processus vital terminé, les substances organiques vivantes d’origine se décomposent en constituants chimiques.
La matière vivante existe sur la planète sous la forme d'une alternance continue de générations, grâce à laquelle, nouvellement formée, elle est génétiquement liée à la matière vivante des époques passées. Il s'agit de la principale unité structurelle de la biosphère, qui détermine tous les autres processus à la surface de la croûte terrestre. La matière vivante est caractérisée par la présence processus évolutif. L'information génétique de tout organisme est cryptée dans chacune de ses cellules. En même temps, ces cellules sont initialement destinées à être elles-mêmes, à l'exception de l'œuf, à partir duquel se développe tout l'organisme.
V.I. Vernadsky a appelé la circulation des substances individuelles des cycles biogéochimiques. Ces cycles et cycles assurent les fonctions les plus importantes de la matière vivante dans son ensemble. Le scientifique a identifié cinq de ces fonctions.
fonction gaz . Elle est réalisée par les plantes vertes qui libèrent de l'oxygène lors de la photosynthèse, ainsi que par toutes les plantes et animaux qui libèrent du dioxyde de carbone suite à la respiration. Il existe également un cycle de l'azote associé à l'activité des micro-organismes.
fonction de concentration. Elle se manifeste par la capacité des organismes vivants à accumuler de nombreux éléments chimiques dans leur corps (le carbone est en premier lieu, le calcium est parmi les métaux).
fonction rédox. Elle s'exprime dans les transformations chimiques de substances au cours du processus d'activité vitale des organismes. En conséquence, des sels, des oxydes et de nouvelles substances se forment. Cette fonction est associée à la formation de minerais de fer et de manganèse, de calcaires, etc.
Fonction biochimiquetion. Elle est définie comme la reproduction, la croissance et le mouvement dans l'espace de la matière vivante. Tout cela conduit à la circulation des éléments chimiques dans la nature, à leur migration biogénique.
La fonction de l'activité biogéochimique humaine. L'homme dans son activité économique développe et utilise pour ses besoins un grand nombre de substances de la croûte terrestre, incl. comme le charbon, le gaz, le pétrole, la tourbe, le schiste et de nombreux minerais.
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