в чем проявляется связь биосферы с космосом
Космические связи биосферы
«Биосфера» — термин, введенный в биологию еще Ж. Ламарком. В буквальном переводе он означает «сфера жизни». Стройное и глубокое учение о биосфере разработано нашим знаменитым соотечественником Владимиром Ивановичем Вернадским.
Жизнь встречается на Земле буквально повсюду. Споры бактерий и грибков залетают в стратосферу на высоту более 20 км. Суша и океан буквально кишат живыми существами. Внутри земной коры, в шахтах глубиной около 3 км, находят анаэробные бактерии, способные жить и действовать при полном отсутствии кислорода. Словом, почти всюду в литосфере, гидросфере и атмосфере, куда бы ни проник человек, он встречает жизнь. Лишь очень высоко в атмосфере и в глубинах земного шара господствуют условия, исключающие жизнь. Впрочем, даже это, казалось бы, очевидное утверждение, по-видимому, нуждается в опытной проверке.
Жизнь существует на Земле по меньшей мере три миллиарда лет. За это время совершилась эволюция от простейших организмов до разумных существ. По мнению академика В. И. Вернадского, «твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма». Жизнь — явление космическое, а не только земное.
Это означает, что жизнь на Земле с первых своих шагов и до наших дней развивалась не изолированно от внешней космической среды, а, наоборот, постоянно взаимодействуя с ней. Печать космоса лежит на всех живых существах Земли, образующих ныне «биомассу» весом в тысячу биллионов (1015) тонн. Если космические ритмы охватывают все неорганические оболочки Земли и даже земной шар в целом, то заранее можно предполагать, что эти ритмы как-то отражаются в жизни всех обитателей нашей планеты. Они не могут оставаться безразличными к окружающей их физической среде. А под внешней средой, как утверждал еще много лет назад А. Л. Чижевский, «мы должны понимать весь окружающий нас мир с великим множеством разного рода раздражителей».
«Мы вправе рассматривать весь органический мир нашей планеты,— говорил А. Л. Чижевский,— как творчество, как отражение космического процесса, происходящего за сотни миллионов километров от нас. В этом смысле жизнь должна считаться явлением космическим, работою космических сил».
Факты показывают, что и на самом деле биосфера необыкновенно чувствительна ко всем космическим ритмам. Мы не будем говорить о том, как реагируют живые существа на смену дня и ночи или на чередование времен года — эти факты общеизвестны. Наша цель — познакомить читателя с некоторыми гораздо более тонкими и менее известными космическими связями биосферы.
Биосфера и космос
Биосфера — живая открытая система. Она обменивается энергией и веществом с внешним миром. В данном случае внешний мир — это безбрежное космическое пространство.
Извне на Землю приходят солнечное электромагнитное излучение; так называемый солнечный ветер, представляющий собой непрерывно испускающиеся Солнцем с переменной интенсивностью сгустки плазменных облаков, космические лучи, а также потоки метеоритов.
От Земли в космос уходят собственное тепловое излучение, часть обратного рассеянного излучения Солнца, а также потоки вещества верхней атмосферы Земли.
Таким образом, система “биосфера — космос” представляет собой сложную динамическую систему, находящуюся в состоянии подвижного равновесия.
Пограничная область между системой “Земля — космос” проходит на расстоянии 5–60 тыс. км над поверхностью Земли. Именно на такое расстояние простирается граница магнитосферы.
Процессы взаимодействия магнитосферы с веществом солнечной плазмы — солнечным ветром и солнечными лучами — изучаются и исследуется в рамках магнитной гидродинамики — современной космической науки, учитывающей сложные явления пограничной среды в соответствии с уравнениями электромагнитного поля Максвелла, с одной стороны, и с уравнениями гидродинамики, — с другой.
В свое время академик В. И. Вернадский всячески подчеркивал, что существует тесная взаимосвязь между явлениями, происходящими на Земле, и процессами космического порядка.
Сейчас уже нет никаких сомнений в том, что среда нашего обитания — фактически не только Земля, даже не только Солнечная система, но и вся окружающая нас Вселенная, неотъемлемой частью которой мы являемся.
В связи с этим при изучении земных явлений необходим системный подход в науках о Земле, что диктуется не только обнаружением тех или иных конкретных связей между земными и космическими явлениями, но и общими принципами современного естествознания. Целостное восприятие мира — необходимая черта современного стиля научного мышления.
Эпоху, в которой мы живем, по праву называют космической эрой, эпохой освоения космоса. И дело не только в осуществлении космических полетов и успешном развитии космической техники.
Освоение космоса, все более глубокое познание закономерностей космических явлений, вовлечение космоса в сферу человеческой практики — настоятельная потребность современного этапа развития земной цивилизации.
Теперь становится все более ясно, что само возникновение и существование биосферы и человека тесно связаны с физическими условиями во Вселенной, а также с особенностями течения физических процессов на Земле, в непосредственно окружающей нас области космоса и во Вселенной в целом.
Земные явления бесчисленными нитями связаны с физическими процессами, протекающими в космическом пространстве.
Во-первых, во многих земных явлениях находят свое отражение общие закономерности космического порядка. Во-вторых, существует целый ряд непосредственных связей и зависимостей, определяющих влияние тех или иных космических факторов на нашу планету, в том числе и на биосферу. Таких факторов очень много.
Например, в результате вращения Земли дважды в сутки наблюдаются морские приливы и отливы под действием гравитационного притяжения со стороны Луны. Ясно, что это явление важно для обитателей приморских районов.
Положение Земли в пространстве относительно Солнца приводит к смене дня и ночи и смене времен года, что влияет на все стороны жизни биосферы.
Важную роль сыграли факторы космического порядка в процессе становления жизни на Земле.
Так, например, строение органов зрения человека и животных непосредственно связано с тем, что наше Солнце интенсивно излучает в оптическом диапазоне, и это излучение проходит сквозь атмосферу нашей планеты.
Не случайно и то, что человеческий глаз наиболее чувствителен к желто-зеленым лучам. Именно эти лучи в составе солнечного спектра имеют наибольшую интенсивность.
Подмечен целый ряд статистических зависимостей, которые обнаруживают связь колебаний солнечной активности с эпидемиями, частотой сердечно-сосудистых и нервно-психических заболеваний, обострением хронических болезней, урожайностью, ростом годовых колец у деревьев.
Возникла новая область науки — гелиобиология, главная задача которой состоит в том, чтобы выяснить физические механизмы воздействия Солнечной системы на процессы, протекающие в биосфере. Это одна из актуальных проблем современного естествознания, имеющих огромное практическое значение для человечества.
В последние десятилетия прямого изучения космического пространства с помощью спутников и космических аппаратов удалось существенно продвинуться в исследовании механизмов солнечно-земных связей, в первую очередь — в изучении целого ряда циклических процессов на Солнце и их проявлений в земных условиях.
Прежде всего речь идет о 27-дневных (в среднем) ритмах Солнца, связанных с вращением Солнца относительно своей оси, с 11-летним и 22-летним циклами солнечной активности.
Современная гелиобиология подтверждает факт влияние ритмов Солнца на земные процессы, однако выясняется, что механизмы такого влияния сложнее, чем это представлялось в первой половине ХХ в. основателям космической биологии В. И. Вернадскому и А. Л. Чижевскому (1897–1964 гг.).
В то же время целый ряд конкретных вопросов солнечноземных связей уже нашел решение с точки зрения изучения как материальных носителей таких связей (главным образом солнечных корпускулярных потоков), так и механизмов.
К ним относятся вопросы изучения причин изменения магнитного поля Земли, появления магнитных бурь, резких изменений состояния ионосферы, что ведет к существенному изменению процесса распространения радиоволн на Земле, появлению полярных сияний, процессов изменения атмосферного электричества и ряду других явлений.
Ясно, что необходимо дальнейшее изучение влияния всех установленных геофизических явлений на биосферу, в том числе и на организм человека.
Человеческий организм — сложная и высокосовершенная саморегулирующаяся система, которая стремится к равновесию с окружающей средой, включающей в себя факторы космического порядка. Всякое нарушение этого равновесия, связанное с изменением внешних условий, вызывает соответствующую перестройку и в деятельности организма.
Этим обстоятельством, например, пользуется современная медицина (воздействие на организм климатических, бальнеологических и других природных факторов).
Дальнейшее изучение влияния различных природных, в том числе и космических, факторов на живые организмы открывает новые пути избавления человека от различных недугов.
Биосфера и космос
5. Биосфера и космос
Земля получает от солнца огромное количество энергии и сохраняет при этом примерно постоянную температуру. Значит наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космос: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.
Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.
6. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается
Планета Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения- хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.
В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода ( которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам- организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной используемый автотрофами источник энергии-Солнце. Гетеротрофы-это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального- минерального- состояния.
В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.
В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.
7. Биогенная миграция атомов- экосистемное свойство биосферы
Конечное количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ.
Живое вещество является совершенным приемником солнечной энергии.
Энергия, поглощенная и использованная в реакции фотосинтеза, а затем запасенная в виде химической энергии углеводов, очень велика, есть сведения что она сопоставима с энергией, которую потребляют 100 тысяч больших городов в течение 100 лет. Гетеротрофы используют органическое вещество растений, как пищу: органика окисляется кислородом, который доставляют в организм органы дыхания, с образованием углекислого газа- реакция идет в обратном направлении. Таким образом, «вечной» делает жизнь одновременное существование автотрофов и гетеротрофов.
Факты и рассуждения о «колесе жизни» в биосфере дают право говорить о законе биогенной миграции атомов, который сформулировал В.И. Вернадский: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое сейчас населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.
Живое вещество разных царств и разного рода обеспечивает непрерывный круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.
Связь биосферы, человека и космоса
Вы будете перенаправлены на Автор24
Связь биосферы с космосом
Понятие биосферы занимает ключевое место в системе современного мировоззрения. Учение о биосфере связывают с именем В. И. Вернадского, однако предыстория этого учения началась еще с труда Ж.Б. Ламарка под названием «Гидрогеология».
Сам термин «биосфера» был введен в науку Э. Зюсом, немецким геологом и палеонтологом. Согласно определению Зюса, биосфера – это совокупность организмов, ограниченная во времени и в пространстве и обитающая на поверхности Земли.
В. И. Вернадский высказал предположение о геологических функциях живого вещества и представление о совокупности органического мира в виде нераздельного целого.
Введение Вернадским понятия живого вещества вывело понимание жизни на новый уровень – биосферный. Это позволило понять жизнь как геологическую силу планеты, которая формирует облик Земли. Кроме того, введение этого понятии дало возможность решить вопрос о проблемах геологической активности живого вещества и источниках энергии для этого.
Современная наука классифицирует геологическую роль живого вещества по следующим категориям:
Это основано на том, что живые организмы порождают миграцию химических элементов в биосфере путем метаболизма, непрерывной смены поколений. Этим объясняется решающая роль живого вещества и биосферы в формировании современной атмосферы, литосферы и гидросферы Земли.
Биосферой называется живое вещество и преобразованное им косное вещество.
Это понятие является основополагающим для биогеохимии.
Биосфера открыта космосу. Она получает из него потоки космической энергии, используя которое, живое вещество преобразует планету. Результатом действия космических сил является само образование биосферы, включая происхождение жизни на Земле.
Космические излучения, и главным образом энергия Солнца, постоянно влияют на все явления на Земле.
Готовые работы на аналогичную тему
Основателем гелиобиологии А.Л. Чижевским было отмечено, что все процессы и явления на Земле проходят под влиянием Солнца. Оно является основным источником энергии, а также причиной всех процессов на Земле – от атмосферных явлений до умственной деятельности человека.
Эта связь между солнечной активностью и процессами в биосфере была замечена еще в 18 веке. Чижевский обобщил известные ранее данные и предположил, что Солнце определяет ритм большинства биологических процессов, происходящих на Земле.
Связь между солнечной активностью и процессами в биосфере заметили еще в 18 веке. Чижевский обобщил полученные ранее сведения и сделал вывод, что Солнце определяет ритм большей части биологических процессов, протекающих на Земле. Образование большого количества пятен и появления хромосферных вспышек сопровождается развитием эпидемий на Земле, усиливающимся ростом деревьев и особенно активным размножением микроорганизмов.
На сезонные изменения в окружающей среде чутко реагируют все живые организмы, в том числе и человек. На протяжении года у него изменяется состав тканей и клеток, а также меняется интенсивность обмена веществ.
Распространение многих заболеваний тоже зависит от состояния солнечной активности. Например, Чижевский доказал, что все жизненные циклы холеры, а также периоды активного размножения млекопитающих, насекомых и вирусов совпадают с циклами солнечной активности, длительность которых составляет 11 лет.
Связь человека с космосом
Люди подвержены действию космической энергии и солнечной радиации. Организм человека подстраивается под ритмы биогеосферы так же, как организмы других живых существ.
По данным исследований гематологов, норма свертываемости крови у здоровых увеличивается в два раза в период солнечной активности, поэтому при увеличении солнечных пятен возрастают случаи инсультов и инфарктов.
Чижевский также установил, что максимум общественной активности приходится на максимум солнечной активности. Социальные конфликты, по мнению Чижевского, предопределяются активностью Солнца. Это подтверждает связь человека и космоса и указывает на их взаимовлияние.
Теория пассионарности
Идеи о связи биосферы, человека и космоса стали основой гипотезы о пассионарном толчке, выдвинутом Л. Н. Гумилевым. ключевым понятием теории энтогенеза является понятие пассионарности, которое означает повышенное стремление к действию.
Появление этого признака у человека является мутацией, которая затрагивает энергетические механизмы. Носитель пассионарности способен получать из окружающей среды больше энергии, чем ему необходимо. Избыток этой энергии направляется в любую область деятельности, выбор которой зависит от склонностей самого человека.
Со временем представления о связи космоса и биосферы, человека и космоса, общества и космоса стали важной частью научного мировоззрения. Эти представления являются неотъемлемой частью современной культуры. Совокупность этих взглядов получила название космизма, а процесс формирование мировоззрения называется космизацией философии и науки.
Выделяются следующие признаки космизма:
По мнению Циолковского, Земле принадлежит особая роль во Вселенной. Она включена в категорию молодых планет, лишь небольшому числу которых будет дана возможность самостоятельного развития. Задача Земли в союзе высших разумных существ космоса – внести свой вклад в совершенствование космоса. Для этого жителям Земли необходимо начать расселение на других планетах Вселенной. То есть, ключевая идея космической философии состоит в переселении с Земли и заселение Космоса.
Это дало новое понимание роли и места человека во Вселенной. Он стал рассматриваться как вершина развития материи и на Земле, и в Солнечной системе, а возможно, и во Вселенной. Человек рассматривается как сила, способная осваивать и преобразовывать космос. В результате этого в современной науке сформировался антропный принцип.
Влияние космоса на биосферу Земли: теории и реальность
Сочетание и определение основных понятий
Словосочетание «Биосфера и космические циклы» содержит в себе достаточно большое количество взаимосвязей и взаимодействий между этими понятиями. Только в первом приближении определить некоторые связи между понятиями «биосфера» и «космический цикл» можно так: биосфера появилась в определенный космический цикл, она появилась благодаря нему, меняется при смене космических циклов, они влияют на биосферу и ее структуру, разные космические циклы по-разному влияют на биосферу и так далее. Нужно также учитывать, что достоверно установлены временные промежутки «коротких», то есть соизмеримых с человеческой жизнью и памятью, космических циклов. Более длительные из них являются предметом научных гипотез, теорией и исследований, которые, пока, не имеют достоверных подтверждений, определенно установленных временных рамок, описания и, соответственно, доказанных причин и последствий их влияния на биосферу.
Космос или космическое пространство – это участки Вселенной, заполненные частицами в основном водорода, но с очень маленькой плотностью, электромагнитным излучением и иным веществом.
Циклом, в переводе с греческого, окружностью, считается совокупность процессов, явлений и тому подобного, повторяющаяся через определенный, известный промежуток времени.
Биосфера — это оболочка Земли, где существует жизнь, то есть совокупность всех живых организмов в их взаимодействии и обмене энергией, а также продукты их жизнедеятельности.
Циклы и их влияние
Космическими циклами являются временные установленные промежутки: час, сутки, год, фазы луны, сезоны.
Они, связаны с влияние космических объектов – Луны и Солнца на живые организмы. Видами влияния, этих «близких» с точки зрения космических расстояний объектов, являются: радиоактивное солнечное излучение, электромагнитное поле и гравитация. Наверняка более отдаленные космические тела и объекты также воздействуют на земную жизнь. Однако моменты такого влияния настолько удалены во времени, что достоверно не определены.
К космическим ритмам, действующим в антропной, человеческой, шкале времени, основную роль играют освещённость, температура, некоторые другие физические параметры атмосферы и гидросферы. Гравитационные процессы, возникающие под воздействием Луны, влияют на океанические приливы. Магнитное поле Земли также регулярно меняет свою ориентацию относительно радиального потока плазмы солнечной короны. Этот цикл составляет 27 дней.
Принято выделять еще климатические. Они связаны с движением Земли по орбите. Их три.
Теории
Например, по утверждению некоторых ученых возникновение и затухание жизни на нашей планете связано с движением Солнечной системы в диске Галактики Млечного пути. Периодичность которого составляет 64 млн. лет. Обнаруженные на дне океана ископаемые останки указали, что биологическое разнообразие на Земле меняется в соответствии с промежутком в 62 млн. лет. А массовые вымирания живых организмов происходили с 250 и 450 млн. лет назад. Такую цикличность объясняют движением всей Галактик вокруг какого-то центра и прохождения зон с неблагоприятными для жизни условиями. В своем движении галактики сближаются между собой и другими скоплениями звезд, что изменяет гравитационные функции. Это также влияет на планеты, входящие в их состав, и биосферу Земли в том числе. Нарушение гравитационных показателей влечет за собой изменение радиационного фона и климата. Доказательством этого существуют. Климат на Земле менялся не раз, что приводило к массовой гибели живых организмов. Изменение гравитационного поля может привести к появлению ударной волны огромной мощности и движущейся со скоростью до 1000 км/сек.
В научных кругах космос и биосфера объединены теорией происхождения жизни. Причем теории различаются в способе появления первых живых объектов. Одни утверждают космическое их происхождении, другие о благоприятно сложившихся на планете обстоятельствах и условиях.
Так, считают, связана биосфера и космические циклы.
Влияние Солнца
Космос и биосфера – это в первую очередь Солнце и Земля.
В спектре электромагнитного излучения Солнца, для жизни представляет наибольшую опасность – ультрафиолетовое. Под его воздействием начинаются химические реакции, в результате которых происходит изменения в молекулах нуклеиновых кислот и белков, приводящие к мутациям и гибели клеток. Преграждает губительное излучение озоновый слой атмосферы.
Кроме электромагнитного, Солнце излучает корпускулярное излучение. Оно не имеет такой стабильности, как ультрафиолетовое и энергия, содержащаяся в нем, очень изменчива. Сила его зависит от «солнечных пятен» и имеет цикличность порядка 11 лет. Когда на Солнце образовываются наибольшие пятна, на Земле происходят экологические катастрофы и бедствия: извержения вулканов, наводнения, засухи и землетрясения. От этого вида излучения Землю защищает электромагнитное поле, а, в противном случае под ее воздействие все разложилось до ионов и электронов. Электромагнитное поле нашей планеты стабильно и постоянно.
Энергия Солнца, достигающая земной поверхности, благоприятно воздействует на все живое. Благодаря ей зеленые растения, превращают углекислый газ в кислород, необходимый для дыхания живых существ. Это процесс называется фотосинтез. Ежегодно на Земле синтезируется таким способом до 200 млрд. тонн кислорода и поглощается около 300 млрд. тонн углекислого газа.
Влияние Земли
Как видно, на биосферу влияние космоса является определяющим.