1. Характеристика і склад біосфери.

Живі організми з моменту своєї появи (3 – 3,5 млрд.рр. тому назад) впливали на еволюцію земної кори і атмосфери. завдяки діяльності рослин, з атмосфери було вилучено СО₂ , з”явився вільний кисень. подальший розвиток життя на Землі проходив у аеробних умовах під захистом озонового екрану, який захищає живі клітини від згубного впливу короткохвильового УФ – випромінювання. Вимерлі організми утворили великі поклади вапняків, кам”яного вугілля, нафти. Запаси енергії у вигляді кам”яного вугілля і нафти обумовили можливість швидкого технічного прогресу, без якого немислиме життя сучасної людини. Вивчення біосфери, її властивостей і закономірностей розвитку стає актуальним завданням, оскільки від його успішного розв”язання залежить подальший розвиток людства.

Під біосферою розуміють оболонку Землі, населену живими організмами. Біосфера – це своєрідна оболонка Землі, що містить всю сукупність живих організмів і ту частину речовин планети, яка знаходиться в безперервному обміні з цими організмами.

Термін “біосфера” означає сферу життя і вперше був введений в науку в 1875 р. австрійським геологом і палеонтологом Едуардом Зюссом (1831 – 1914). Однак, задовго до цього під іншими назвами, зокрема, “простір життя”, “картина природи”, “жива оболонка Землі” і т.п., його зміст розглядався і іншими природодослідниками.

Спочатку під цими термінами розуміли тільки сукупність живих організмів, які проживають на планеті, хоча, іноді вказували на зв”язок з географічними, геологічними та космічними процесами, але при цьому звертали увагу на залежність живої природи від сил і речовин неорганічної природи. Е.Зюсс в своїй книзі “Образ Землі”, яка була опублікована в 1909р. не відмічав зворотної дії біосфери і визначив її як “сукупність організмів, обмежену в просторі і в часі , що проживає на поверхні Землі”.

Одним із перших, хто чітко вказав на роль живих організмів в утворенні земної кори, був біолог Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Він підкреслював, що всі речовини, які знаходяться на поверхні земної кулі і утворюють її кору, сформувалися завдяки діяльності живих організмів.

Факти і положення про біосферу накопичувалися поступово в зв”язку з розвитком ботаніки, грунтознавства, географії рослин і інших переважно біологічних наук, а також геологічних дисциплін. Ті елементи знань, які стали необхідними для розуміння біосфери в цілому, виявились пов”язаними з виникненням екології як науки, яка вивчає взаємовідносини організмів і навколишнього середовища. Біосфера є визначеною природною системою, а її існування , в першу чергу, проявляється в кругообігу енергії і речовин за участі живих організмів.

Дуже важливим для розуміння біосфери було встановлення німецьким фізіологом Пфефером (1845 – 1920) трьох способів живлення живих організмів:

• автотрофне – побудова організма за рахунок використання речовин неорганічної природи;

• гетеротрофне – побудова організма за рахунок використання низько молекулярних органічних сполук;

• міксотрофне – змішаний тип побудови організма (автотрофно-гетеротрофний).

Біосфера (в сучасному розумінні) – своєрідна оболонка Землі, що містить всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, яка знаходиться в безперервному обміні з цими організмами.

Еволюція розвитку біосфери:

1.Гіпотеза абіогенного синтезу : на світанку геологічної історії у первісних океанах, під впливом вулканічного тепла, розрядів і інших факторів відбувся синтез більш складних сполук – амінокислот, пептидів, білків, з яких і утворилися живі організми.

Недолік цієї теорії – відсутність доказів утворення хоча боднієї живої речовини з неживої.

2.Принцип Реді : “Живе може виникнути лише від живого”. Перехід від неживої матерії до живої неможливий.

Блюменфельд довів, що ймовірність утворення за час існування Землі хоча б однієї молекули ДНК дорівнює 10 ^–800.

3.В.Вернадський вважав, що життя є вічною основою Космосу.

4.Релігійні теорії.

Біосфера охоплює нижню частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери.

• Атмосфера – найлегша оболонка Землі. Через атмосферу здійснюється обмін речовин і енергії з космосом.

Атмосфера має декілька шарів:

• тропосфера – нижній шар, який знаходиться ближче до поверхні Землі (висота 9 – 17 км). В ньому зосереджено приблизно 80% газового складу атмосфери і вся водяна пара;

• стратосфера;

• ноносфера – шар, в якому відсутні “живі речовини” .

Хімічний склад атмосфери: N₂ (78%), О₂(20%), СО₂(0,03%) та інші гази.

• Гідросфера – водна оболонка Землі. Внаслідок високої рухливості вода проникає повсюдно до різних природних утворень, навіть найбільш чисті атмосферні води містять від 10 до 50 мгр/л розчинних речовин.

Переважними елементами хімічного складу гідросфери є такі: Na⁺ , Mg²⁺, Ca²⁺ Cl^- ,S, C. Концентрація того чи іншого елементу у воді ще нічого не говорить про те, наскільки він є важливим для рослинних і тваринних організмів, що в ній проживають. В цьому плані провідна роль належить N, P, Si, які засвоюються живими організмами. Головною особливістю океанічної води є те, що основні іони характеризуються постійним співвідношенням у всьому об”ємі світового океану.

• Літосфера – зовнішня тверда оболонка Землі, яка складається з осадкових і магматичних порід. Зараз земною корою прийнято вважати верхній шар твердого тіла планети, який розміщений над сейсмічною межею Мохоровича. Поверхневий шар літосфери, в якому здійснюється взаємодія живої матерії з неорганічною і є грунт. Залишки організмів після розкладу переходять в гумус. Складовими частинами грунту є мінерали, органічні речовини, живі організми, вода, гази. Переважними елементами хімічного складу літосфери є : O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Провідну роль виконує кисень, на долю якого приходиться половина маси земної кори і 92% її об”єму, однак, кисень міцно зв”язаний з іншими елементами в основних мінералах. Таким чином, в кількісному співвідношенні земна кора – це “царство” кисню, який хімічно зв”язаний в ході геологічного розвитку земної кори.

Поступово ідея про тісний взаємозв”язок між живою і неживою природою, про зворотню дію живих організмів і їх систем на навколишні фізичні, хімічні і геологічні фактори все більш наполегливіше проникала в свідомість вчених і знаходила реалізацію в їх конкретних дослідженнях. Цьому сприяли і зміни, які пройшли в загальному підході природодослідників до вивчення природи . Вони все більше переконувалися в тому, що відокремлене дослідження явищ і процесів природи з позицій окремих наукових дисциплін є неадекватним. Тому на рубежі ХІХ – ХХст. в науку все ширше проникають ідеї цілісного підходу до вивчення природи, які в наш час сформувались в системний метод її вивчення.

Результати такого підходу вплинули на дослідження загальних проблем впливу біотичних факторів на абіотичні умови. Так, виявилось, наприклад, що склад морської води здебільшого визначається активністю морських організмів. Рослини, які ростуть на піщаних грунтах, змінюють їх структуру. Живі організми контролюють навіть склад атмосфери. Всі приклади свідчать про наявність зворотного зв”язку між живою і неживою природою, в результаті якого жива речовина в значній мірі змінює обличчя планети. Таким чином, біосферу не можна розглядати відокремлено від неживої природи, в якій вона, з одного боку залежить, а з іншого – сама впливає на неї. Тому перед природодослідниками виникає завдання – дослідити, яким чином і в якій мірі жива речовина впливає на фізико-хімічні і геологічні процеси, які проходять на поверхні Землі і в земній корі. Тільки подібний підхід може дати чітке уявлення про концепцію біосфери. Таке завдання і поставив перед собою видатний вчений В.І Вернадський (1863 – 1945).

Ноосфера – це царство розуму. Але це не стан, а процес творення, тому ноосферу можна і треба будувати вже нині. Ймовірні декілька варіантів розростання подальших подій або шляхів розвитку біосфери:

а)поступовий розвиток біосфери до стану ноосфери;

б)збалансований розвиток суспільства та біосфери, але без їх інтеграції до якісно нової системи, тобто до ноосфери;

в)диспропорційний, дисгармонійний розвиток біосфери та соціуму, за якого одна із сторін відчуває на собі гальмуючий вплив іншої;

г)колаптичний варіант розвитку подій, тобто катастрофа.

В реальному житті нині переважає варіант (в), оскільки соціальні спільноти поки що є стороною домінуючою, а біосферні структури – деградуючими. Але цілком можливий і зворотній ефект. В окремі історичні часи, деякі із спільнот опинилися в умовах визначальної ролі довкілля – наступ пустель, повені, похолодання, що різко перебудувало весь устрій життя. З інших варіантів однакові шанси на реалізацію мають як варіант (б), так і варіант (г): у першому випадку людство зможе перевести розвиток цивілізації на засади стійкого розвитку, у другому – можливий омніцид, самознищення людства або внаслідок термоядерної війни, або ж через невпевнену поступову деградацію і довкілля і людства. Ноосферний варіант (а) постає як ідеальна парадигма майбутнього.

Однак, що ж таке ноосфера: утопія чи реальна стратегія виживання? Праці Вернадського дозволяють більш обгрунтовано відповісти на поставлене запитання, оскільки в них вказаний ряд конкретних умов, необхідних для становлення і існування ноосфери:

1. заселення людиною всієї планети (ця умова виконана, так як на Землі не залишилося місць, куди б не ступала нога людська);

2. різке перетворення засобів зв”язку та обміну між державами (ця умова, можна вважати, теж виконана, бо з допомогою радіо і телебачення миттєво узнаємо про події в будь-якій точці земної кулі. Засоби комунікації постійно вдосконалюються, з”являються такі можливості, про які не так давно важко було і мріяти. З цього приводу Вернадський писав: “Цей процес – повного заселення біосфери людиною - зумовлений ходом історії наукової думки, нерозривно зв”язаний зі швидкістю відносин, з успіхами техніки переміщення, з можливістю миттєвої передачі думки, її одночасного обговорення на всій планеті”.¹

До недавнього часу засоби телекомунікації обмежувалися телеграфом, телефоном, радіо і телебаченням. Була можливість передавати дані від одного комп”ютера до іншого за допомогою модема, документи на папері передавалися за допомогою факсимільних апаратів. Тільки за останні роки розвиток глобального телекомунікаційного комп”ютерного зв”язку Internet дав початок справжньої революції в людській цивілізації. Ріст і розвиток мережі Internet , вдосконалення обчислювальної і комунікаційної техніки зараз проходить так, як йде розмноження і еволюція живих організмів. На все це свого часу звернув увагу Вернадський: “З швидкістю, яка прирівнюється до швидкості розмноження і виражається геометричною прогресією в ході часу, створюється цим шляхом в біосфері всезростаюча множина нових

для неї косних природних тіл і нових більших природних явищ”¹. “Хід наукової думки, наприклад, в створенні машин, як давно помічено, повністю аналогічний до ходу розмноження організмів”².

Сьогодні кожен вчений, який має доступ до мережі Internet, може

представити свою працю у вигляді www сторінки (World – Wide Web ) для огляду всім користувачам мережі. Зараз Internet – це світове співтовариство з кількістю понад 30 тисяч комп”ютерних мереж , що взаємодіють між собою. Населення Internet вже складає понад 30 мільйонів користувачів і понад 10 мільйонів комп”ютерів, причому кількість вузлів кожних півтора року подвоюється. В.Вернадський писав : “Скоро можна буде зробити видними всі події, які проходять за тисячі кілометрів”³ .

3. посилення зв”язків, в тому числі політичних, між всіма країнами світу. Цю умову можна вважати якщо не виконаною, то такою, яка виконується. (Утворена після другої світової війни ООН виявилася більш стійкою і дійовішою, ніж Ліга націй, яка існувала в Женеві з 1919 по 1946р.)

4. Початок переваги геологічної ролі людини над іншими геологічними процесами, що протікають в біосфері. Цю умову теж можна вважати виконаною, хоча саме перевага геологічної ролі людини в багатьох випадках призвела до важких екологічних наслідків. Об”єм гірських порід, що добуваються з глибин Землі всіма шахтами і кар”єрами світу, зараз майже вдвічі перевищує середній об”єм лавин і попелу, які виносяться щорічно всіма вулканами Землі.

5. Розширення меж біосфери і вихід у космос. Ці передбачення Вернадського збулися.

6. Відкриття нових джерел енергії. Ця умова виконується , але , на жаль, з трагічними наслідками. Атомна енергія вже давно освоєна в мирних і військових цілях. Людство ще не готове обмежитися мирними цілями, більше того – атомна (ядерна) сила ввійшла в ХХ століття перш за все як військовий засіб. Питання про використання атомної енергії глибоко хвилювало Вернадського. В передмові до книги “Очерки и речи” він писав: “Недалеко той час, коли людина отримає до своїх рук атомну енергію, як джерело сили, яке дасть йому можливість будувати своє життя так, як вона захоче …Чи зуміє людина скористатися цією силою, направити її на добро, а не на самознищення? Чи доросла вона до вміння використовувати ту силу, яку неминуче повинна дати їй наука?”⁴ Для розвитку міжнародного співробітництва в області мирного використання атомної енергії в 1957 році створено Міжнародне Агентство з Атомної Енергії (МАГАТЕ).

7. Рівність людей всіх рас і релігій. Ця умова ще не виконується.

8. Підвищення ролі народних мас у вирішенні питань зовнішньої та внутрішньої політики. Ця умова виконується в країнах з парламентською формою правління.

9. Свобода наукової думки і наукового пошуку від тиску релігійних, філософських і політичних побудов і створення в державі умов, сприятливих для вільної наукової думки. Зараз наука від такого тиску звільнена, однак стала залежною від економічного розвитку держави.

10. Продумана система освіти і підйом добробуту людей. Створення реальної можливості недопущення голодування, бідності. Вернадський попереджував, що процес переходу біосфери до стану ноосфери не може проходити поступово і однонаправлено, що на цьому шляху тимчасові відступи неминучі.

11. Розумне перетворення первинної природи Землі з метою зробити її здатною задовільнити всі матеріальні, естетичні і духовні потреби населення. Ця умова не виконується.

12. Виключення війни з життя суспільства. Ця умова не виконується і незрозуміло, чи може бути виконана.

Таким чином, процес перетворення біосфери є поступовим, і, ймовірно, ніколи не можна буде точно вказати рік, чи, навіть десятиліття, з якого перехід біосфери до стану ноосфери можна буде вважати завершеним.