§ 12. Учение В.И. Вернадского о биосфере

Определения и обозначения

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразуемая их деятельностью. Она не совпадает со всей планетой: жизнь существует лишь в определённых областях воздуха, воды и земной коры. Это понятие помогает рассматривать среду и организмы как взаимосвязанную систему.

Живое вещество — совокупность всех организмов Земли. В него входят бактерии, грибы, растения и животные, а не созданные ими породы или продукты. Понятие нужно, чтобы оценивать общую роль жизни в процессах биосферы, включая круговорот веществ и изменение среды.

Биогенное вещество — вещество, образованное из остатков организмов или в результате их жизнедеятельности. К его примерам относят торф и известняк, возникающий при накоплении и преобразовании остатков организмов. Это понятие показывает, что деятельность живого оставляет долговременный след в составе Земли.

Биокосное вещество возникает при совместном воздействии живых организмов и неживой природы. Почва формируется, например, при взаимодействии организмов с горной породой, водой и воздухом. Понятие помогает отличить результат общего действия жизни и физических факторов от вещества, созданного преимущественно организмами.

Как это устроено

Биосфера включает не все оболочки Земли целиком, потому что условия жизни неодинаковы. В атмосфере организмы встречаются лишь в её нижней части, а в литосфере — в верхних слоях, куда проникают вода, воздух и корни растений. В гидросфере жизнь распространена почти повсюду, но её наличие также зависит от условий среды. За пределами пригодных для жизни областей организмы не могут постоянно существовать и участвовать в процессах биосферы.

Границы биосферы определяются возможностями организмов, а не условными границами географических оболочек. Температура, наличие воды, кислорода и света, а также давление ограничивают распространение жизни. Некоторые организмы способны жить в экстремальных условиях, поэтому границу нельзя провести по одному простому признаку. Такой подход показывает, что биосфера — область взаимодействия жизни и среды, а не отдельная оболочка с ровной границей.

Живое вещество меняет среду, потому что организмы поглощают, выделяют и преобразуют вещества. Растения при фотосинтезе связывают углекислый газ и образуют органические вещества, а дыхание возвращает часть углерода в окружающую среду. Разложители перерабатывают остатки организмов и возвращают элементы в почву и воду. Так жизнь связывает круговорот веществ с потоком энергии, получаемой главным образом от Солнца.

Когда организмы строят тела, выделяют продукты обмена или оставляют после себя остатки, может образоваться биогенное вещество. Долгое накопление и преобразование органических остатков приводит, например, к появлению торфа; участие организмов в образовании известняка связано с накоплением их твёрдых частей. Биокосное вещество появляется иначе: живые организмы действуют совместно с неживыми факторами. Так складывается почва, в которой органические остатки смешиваются с минеральными частицами и преобразуются при участии воды, воздуха и организмов.

Вернадский считал человечество мощной геологической силой, потому что труд, наука и техника позволяют людям заметно менять поверхность Земли, состав вод и атмосферы, а также живые сообщества. Масштаб этих изменений зависит от решений людей и может влиять на условия жизни других организмов. Понятие ноосферы связывает развитие биосферы с разумной деятельностью человечества. Ноосфера — не отдельная оболочка, а представление о биосфере, преобразуемой человеческим разумом и обществом.

Виды вещества биосферы по В. И. Вернадскому

Чтобы определить вид вещества, сначала выясните, из чего оно состоит и как возникло. Если это сами организмы, вещество живое; если оно сформировалось благодаря их деятельности — биогенное. Если в образовании совместно участвовали жизнь и неживые факторы, выбирайте биокосное, а для образования без участия организмов — косное.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какому виду вещества биосферы относится совокупность всех живых организмов Земли. Важно не спутать сами организмы с веществами, которые возникли благодаря их жизни. Решение можно построить, сопоставив описание с определением каждого вида вещества.

1. В условии говорится о совокупности организмов, а не об их остатках или продуктах жизнедеятельности. Значит, речь идёт о живых существах, которые существуют сейчас.
2. Сопоставляем это описание с определением живого вещества: так называют все организмы планеты, взятые вместе. Биогенное вещество, напротив, возникает благодаря деятельности организмов, но само не является совокупностью живых существ.
3. Проверяем, не подходят ли другие виды: косное вещество образуется без участия жизни, а биокосное — при совместном действии живой и неживой природы. Ни то ни другое не обозначает все организмы Земли.

Ответ: совокупность всех организмов Земли — живое вещество.

Задача 2. Отнесите торф, известняк, воду океана и гранит к живому, биогенному, биокосному или косному веществу. Чтобы не ошибиться, нужно рассматривать не только современный состав объекта, но и его происхождение. Определение здесь зависит от того, какую роль сыграли организмы при образовании вещества.

1. Торф образуется при накоплении и преобразовании остатков растений, поэтому относим его к биогенному веществу. Известняк также считают биогенным: он может формироваться при накоплении и преобразовании твёрдых частей организмов.
2. Вода океана взаимодействует с организмами и неживыми факторами среды, поэтому в этой классификации её относят к биокосному веществу. Она не является совокупностью организмов и не возникает только из их остатков.
3. Гранит — горная порода, сформировавшаяся без непосредственного участия организмов, поэтому это косное вещество. Ни один из объектов в задании не представляет собой совокупность самих организмов, значит, к живому веществу здесь ничего не относится.

Ответ: торф и известняк — биогенные; вода океана — биокосная; гранит — косный. Живого вещества среди перечисленных объектов нет.

Задача 3. Объясните, почему почву относят к биокосному веществу и как её образование связано с круговоротом веществ. Одного наличия в почве органических остатков недостаточно, чтобы назвать её только биогенной. Нужно выяснить, какие факторы совместно формируют почву и что происходит с веществами в этом процессе.

1. Почва возникает при взаимодействии горной породы с водой, воздухом и климатическими условиями. Одновременно в ней действуют растения, животные, микроорганизмы и грибы.
2. Организмы разрушают и перерабатывают остатки, а неживые факторы изменяют минеральную основу. В результате образуется среда, в которой соединены продукты жизнедеятельности и неживые компоненты.
3. Минеральные вещества поглощаются организмами, переходят в их тела, а затем возвращаются в почву с остатками и продуктами обмена. Поэтому почва участвует в круговороте веществ и связывает живые организмы с неживой природой.

Ответ: почва биокосная, потому что формируется совместным действием организмов и неживых факторов. Через неё вещества переходят между организмами и окружающей средой.

Типичные ошибки

Ошибка: считать биосферой всю планету. Так думают, потому что биосфера связана со всеми крупными оболочками Земли, однако жизнь занимает лишь их части. Проверьте себя: уточните, могут ли организмы существовать в рассматриваемой области и участвовать там в преобразовании среды.

Ошибка: путать живое и биогенное вещество. Их сближает связь с организмами, но первое — это сами организмы, а второе образовано благодаря их деятельности. Для проверки спросите себя, рассматриваете ли вы живое существо или результат его жизни.

Ошибка: считать любое вещество с остатками организмов только биогенным. Это упрощение возникает, если учитывать лишь органические части и не замечать другие факторы образования. Проверьте, не участвовали ли вместе с организмами вода, воздух, горные породы и другие неживые компоненты: при их совместном действии вещество может быть биокосным.

Ошибка: понимать ноосферу как отдельную оболочку Земли. Термин может казаться названием ещё одного слоя, но он описывает связь развития биосферы с разумной деятельностью людей. Чтобы проверить ответ, объясните, каким образом деятельность человечества преобразует биосферу, а не указывайте для ноосферы отдельные физические границы.

Связь с другими темами

Для понимания биосферы пригодятся знания о строении оболочек Земли, условиях жизни организмов и круговороте веществ. Эти понятия объясняют, почему жизнь распространена не повсюду и как организмы связаны со средой. Представления Вернадского помогают изучать экосистемы и биогеохимические циклы — переход веществ между организмами и окружающей средой. Они также важны для тем устойчивого развития и охраны природы, поскольку позволяют оценивать последствия влияния человека.

Что запомнить

• Биосфера — область Земли, где существует жизнь и проявляется её преобразующее влияние.
• Живое вещество — совокупность всех организмов планеты.
• Организмы участвуют в круговороте веществ и изменяют среду обитания.
• Биогенное вещество возникает благодаря жизнедеятельности организмов или из их остатков.
• Биокосное вещество формируется при взаимодействии живой и неживой природы.
• Вернадский рассматривал человечество как значительную геологическую силу.
• Ноосфера связана с преобразованием биосферы разумной деятельностью человека.