Лекция 11 Сегодня: ___________________ 2009 г. Тема: Оболочки Земли

Биосфера. Главное отличие Земли от других планет Солнечной системы – существование живого вещества – растительного и животного мира. В связи с этим еще в XIX в. французский биолог Ж.Б. Ламарк (1744 – 1829) и австрийский геолог Э. Зюсс (1831 – 1914) ввели понятие биосферы (шар, наполненный жизнью, область жизни).

Оболочки Земли В настоящее время понятие «биосфера» имеет значение комплексной земной оболочки, включающей живое вещество и неживое, организованное деятельностью живого. Биосферой называется та часть литосферы, гидросферы и атмосферы земли, в которой существует живое вещество

Оболочки Земли Гидросфера – водная оболочка земли, в которой возможно существование плавающих организмов. Жизнь пронизывает толщу воды от ее поверхности до самого дна. Атмосфера является сплошной средой, менее плотной, чем вода. Вследствие этого обитатели атмосферы не могут существовать в отрыве от поверхности земли долгое время. Нет животных, которые парили бы в воздухе постоянно.

Оболочки Земли Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая без определенной резкой границы в нижележащую астеносферу, прочность вещества которой относительно мала. Литосфера включает земную кору, т.е. верхнюю сиолическую (кремнеземную) оболочку Земли и отделенную от нее границей Мохоровичича жесткую верхнюю часть мантии Земли. Схема внутреннего строения Земли

Оболочки Земли Сверху литосфера ограничена атмосферой и гидросферой, которые частично в нее проникают. Мощность (толщина пласта) литосферы не определена и колеблется вероятно от 50 до 200 км, в том числе мощность верхней ее части – земной коры – достигает км под континентами и 5 10 км под океанами (на Кольском полуострове пробурена скважина глубиной 6 км); нижележащая часть литосферы сложена ультраосновными породами. На граница Мохоровичича (югославский сейсмолог) скорость продольных упругих волн резко возрастает (с 6,7 7,0 км/с в земной коре до 8,2 8,3 км/с).

Оболочки Земли Литосфера как ресурсная оболочка Земли испытывает техногенные воздействия (на почву, горные породы, подземные воды, рельеф территории и т.д.) человека при добыче полезных ископаемых, которое влияет на различные экосистемы. В результате разномасштабных проявлений техногенных воздействий Земля превращается в гигантскую свалку, литосфера как геодинамическая геофизика – геохимическая и геофизическая оболочка Земли – начинает испытывать необратимые негативные изменения, экологические последствия которых трудно предсказать.

Оболочки Земли Наибольшее по масштабам техногенное воздействие человека на литосферу обусловлено прежде всего такими видами деятельности, как горнотехническая (добыча и переработка полезных ископаемых), инженерно-строительная (строительство дорог, сооружений, предприятий, искусственных водохранилищ, метро и т.д.), сельскохозяйственная и военная.

Оболочки Земли Техногенная деятельность человека на Земле может не только вызывать замедление, но и активизацию природных геологических процессов, но способна порождать новые геологические процессы, которые раньше на данной территории не наблюдались. Создание крупных и глубинных водохранилищ приводит к возникновению таких грандиозных и опасных геологических явлений, как землетрясение. Воздействие человека на геологическую среду привели к техногенному изменению геофизических полей Земли – гравитационного, магнитного, электрического, радиационного, теплового.

Оболочки Земли Огромное влияние на развитие научных представлений о биосфере оказало наследие В.И Вернадского (1863 – 1945). Как эволюцию биосферы В.И. Вернадский рассматривал появление «ноосферы» (от греч. «ноос» – разум и сфера – в смысле оболочки земли). Понятие «ноосфера» было введено Э.Лерцем (1881 – 1954) в 1927 году вместе с П. Тейяром де Шарденом (1881 – 1955).

Оболочки Земли По мысли Вернадского ноосфера – это царство разума, которое охватит всю область живого вещества планеты, а затем и Космос. В.И. Вернадский сформулировал концепцию биосферы. В этой концепции основу биосферы как геологической оболочки составляет живое существо, понимаемое как совокупность химических элементов, сосредоточенных во всех живых организмах, вместе взятых.

Оболочки Земли Три основных биогеохимических принципа эволюции биосферы как целостного образования, сформулированные В.И. Вернадским, состоят в следующем. Первый принцип вытекает из факта устойчивости геологических процессов в ходе исторического времени и состоит в том, что биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному значению.

Оболочки Земли Вовлекая неорганическое вещество в биотический круговорот, живое способно со временем проникать в ранее недоступные области и увеличивать перерабатывающую активность. Освоение новых областей осуществляется за счет увеличения разнообразия форм живых организмов. Другим проявлением этого принципа можно считать постоянство среднего химического состава живого вещества с момента формирования по настоящее время, таким образом можно его назвать правилом постоянства химической основы эволюционных процессов органического мира.

Оболочки Земли Второй принцип связывает воедино эволюцию в целом биосферы и отдельных видов. Он состоит в том, что эволюция видов, приводящая в ходе геологического развития к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию составляющих биосферы. Этот принцип задает правило направленности изменений органического мира. Появление человека есть закономерный процесс, так как выделение его из животного мира связано с резким ростом процесса переработки окружающей среды.

Оболочки Земли Третий биогеохимический принцип основывается на геометрической прогрессии размножения живых организмов. В соответствии с ним в течение всего геологического времени заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества. Процесс заселения планеты есть одно из следствий геометрической прогрессии размножения живых организмов и размеров планеты.

Оболочки Земли В.И. Вернадский предположил рассматривать скорость заселения земной поверхности тем или иным видом как характеристику его геохимической функции. Чем больше скорость заселения, тем сильнее вид перерабатывает окружающую среду. Учитывая исключительно высокие темпы размножения живых организмов, этот принцип можно интерпретировать как правило полной заселенности Земли в любое геологическое время.

Оболочки Земли В.И.Вернадский является основателем естествознания как науки в России. Он создал целый комплекс наук о Земле – от генетической минералогии до биогеохимии и радиологии. Как эволюцию биосферы В.И. Вернадский рассматривал появление «ноосферы» (от греч. «ноос» – разум и сфера – в смысле оболочки земли).

Оболочки Земли Появление научной мысли в биосфере в перспективе неизбежно полностью ее видоизменит. В сочетании с трудовой деятельностью человека мысль становится неведомой до этого геологической силой, способной преобразовать вместе с биосферой весь поверхностный слой Земли. Носитель земного разума – человек – с нарастающим темпом воздействует на биосферу, активно захватывая все занимаемое ею пространство, меняя облик земной поверхности.

Оболочки Земли По убеждению академика В.И. Вернадского, преобразование биосферы грядет неизбежно и необратимо. Такая точка зрения была высказана им в начале 30-х годов ХХ в. и со скептицизмом воспринята научным сообществом тех лет. Ученый назвал трансформированную биосферу ноосферой. Под ноосферой он понимал не выделенный над биосферой «мыслящий пласт», а качественно новое ее состояние. Известны и более ранние переходы биосферы в подобные состояния, сопровождавшиеся почти полной ее перестройкой. Но современный переход представляет собой нечто особенное, ни с чем не сравнимое.

Оболочки Земли Свой анализ процесса трансформации биосферы в ноосферу В.И. Вернадский заканчивал следующими обобщениями. Ход научного творчества является силой, при помощи которой человек меняет биосферу. Изменение биосферы после появления в ней человека – неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли. Изменение биосферы не зависит от человеческой воли, оно стихийно, как природный естественный процесс.

Оболочки Земли Научная работа человечества есть природный процесс, сопровождаемый переходом биосферы в новое более упорядоченное состояние – ноосферу. Такой переход выражает собой «закон природы». Поэтому появление в биосфере рода Homo (человека) есть начало новой эры в истории планеты.

Оболочки Земли Человек может рассматриваться как определенная функция биосферы, в определенном ее пространстве – времени. Во всех своих проявлениях человек составляет определенную закономерную часть биосферы. Взрыв научной мысли в ХХ столетии подготовлен всем прошлым биосферы и имеет глубочайшие корни в ее строении. Он не может остановиться и пойти назад. Биосфера же неизбежно, рано или поздно, перейдет в ноосферу. И в истории народов, населяющих планету произойдут нужные для этого события, а не события, этому противоречащие.

Оболочки Земли Что можно сказать по поводу перехода биосферы в ноосферу с точки зрения современной концепции развития? Во-первых, процесс трансформации биосферы – это объективная реальность. Мы все, живущие на Земле, являемся свидетелями и в определенной мере участниками этого переходного процесса, даже если не отдаем себе отчета в характере происходящего.

Оболочки Земли Процесс преобразования биосферы начался не вчера и завершится не завтра. По человеческому масштабу времени трансформация растянута на несколько поколений, но в геологическом измерении она мгновенна и ее следует рассматривать как скачок в развитии биосферы. Во-вторых, в основе современных представлений об этом процессе лежит предложенная В.И. Вернадским концепция формирования ноосферы.

Этапы происхождения Жизни РНКДНК излучение Большой взрыв «Нужное» соотношение плотностей 10 9 : 1 излучения и вещества Преобладание вещества над антивеществом Вселенная Галактики, звезды, планеты Образование первичной атмосферы Н, Н 2 О, NH 3, CH 2 Вторичная атмосфера О 2, О Органические вещества Диссипативные структуры, молекулярные агрегаты, коацерватные капли

Контроль Литосфера … 1.совпадает с земной корой. 2.включает земную кору и верхнюю часть мантии Земли. 3.отделена от земной коры границей Мохоровичича. 4.находится выше границы Мохоровичича.

Контроль Наибольшее техногенное воздействие оказывают деятельности: 1.горнотехническая 2.инженерно-строительная 3.сельскохозяйственная 4.военная 5.вырубка лесов 6.осушение болот

Контроль Основная форма организации органической материи биологический … 1.вид 2.уровень 3.код 4.носитель

Контроль Основная (начальная) систематическая (таксономическая) единица … 1.вид 2.уровень 3.код 4.ген

Контроль Гипотеза Опарина … 1.о коацерватных каплях 2.о том, что живое происходит из живого 3.о панспермии 4.основана на идеях синергетики

Контроль Гипотеза Вернадского (стационарного состояния жизни)… 1.о панспермии 2.о коацерватных каплях 3.основана на идеях синергетики 4.о том, что живое происходит из живого 5.о биохимической эволюции

Контроль Гипотеза Сагана … 1.о том, что живое происходит из живого 2.основана на идеях синергетики 3.о коацерватных каплях 4.о панспермии

Контроль Гипотеза Эйгена … 1.о коацерватных каплях 2.о том, что живое происходит из живого 3.о панспермии 4.основана на идеях синергетики

Контроль Отечественный биолог А.И. Опарин в своей работе «Происхождение жизни» стремился доказать возможность первичного образования органических веществ … 1. абиогенно 2. биогенно 3. актом божественного творения 4. катастрофизма