6.5. Биосфера – носитель и хранитель жизни на Земле

Биосферный уровень – высшая форма организации жизни на Земле.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Это довольно тонкий слой: микробная жизнь распространена до высоты примерно 22 км над поверхностью Земли; в океане жизнь обнаружена на глубинах до 10–11 км; в земную кору жизнь проникает до 3 км. Два главных компонента биосферы – это живые организмы и среда их обитания. Они непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве. Биосфера как глобальная суперсистема состоит из ряда подсистем – это биогеоценозы (экосистемы).

Экосистема – это совокупность популяций разных видов, населяющих участок земной поверхности или водоем, и связанное с ними сообщество растений, животных, микроорганизмов и вся среда обитания. Все элементы этой системы находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости и являются звеньями одной живой цепи. Растения, используя энергию солнечного света, путем фотосинтеза создают органическое вещество из неорганического. Ими кормятся травоядные животные, которые сами являются пищей для плотоядных. Микроорганизмы (бактерии) разлагают останки и органические соединения до простых неорганических веществ, которые вновь используются растениями. Так в каждой экосистеме совершается полный круговорот вещества и энергии. Изменения, происходящие на любой стадии и в любом звене этой цепочки, затрагивают большинство организмов, входящих в эту систему, и могут привести к необратимым последствиям.

Все экосистемы планеты, взаимодействуя между собой и обмениваясь веществом и энергией, образуют биосферу – носителя и хранителя жизни на Земле, которая существует и развивается по своим законам.

Термин биосфера введен в 1875 году Э. Зюссом, который понимал под этим всю совокупность живых организмов нашей планеты. Комплексное учение о биосфере было создано в 30-е годы ХХ века русским ученым В. И. Вернадским.

Вернадский понимал биосферу как сферу единства живой и неживой материи. Все разнообразие жизни на Земле он рассматривал как мощный фактор, вовлекающий в круговорот неорганическое вещество планеты, аккумулирующий энергию солнечного излучения и преобразующий ее в энергию земных процессов. Живому веществу он отводил определяющую роль в формировании почвы, атмосферы, мирового океана, в преобразовании всего геохимического облика планеты.

В отличие от предшествующих исследователей природы Вернадский включил в живое вещество планеты Человека, рассматривая человечество не только как часть биомассы биосферы, а обладающее Разумом, способным регулировать протекающие в ней процессы и создавать «новую живую природу». Уже в наше время эти взгляды находят подтверждение в достижениях генной инженерии и биотехнологии. Вернадский верил, что усиливающееся вторжение человека в биогеохимические циклы должно привести в будущем к целенаправленному контролю человеком глобальных биогеохимических процессов в биосфере и управлению эволюцией всей Земли. В этом новом состоянии биосфера перейдет в сферу разумного взаимодействия природы и человека – ноосферу. Движение к ноосфере Вернадский связывал не только с проявлением планетообразующей мощи человека, но и с преобразованием самого человека. На сегодняшний день говорить об устойчивой разумной деятельности человека пока нет достаточных оснований. Очевидно, ноосферу следует рассматривать как тот идеал, к которому следует стремиться человечеству.

Современная концепция биосферы сформировалась на основе учения В.И Вернадского и последующих научных достижениях естествознания. В ней можно выделить следующие основные положения:

1. Появление живых организмов на Земле произошло не в единичном порядке, а массово, в совокупности, составляющей биогеоценозы (экосистемы) [3].

2. Современный облик Земли формировался в течение многих сотен миллионов лет эволюции биосферы. Основным фактором геохимических преобразований Земли, превратившим ее из некогда каменистой, бесплодной пустыни в уникальную планету с плодородной почвой, чистой водой и атмосферой, заселенной великим множеством живых организмов, является жизнедеятельность всего предшествующего живого вещества планеты.

3. Основным источником энергии биосферы является Солнце. Растения в процессе фотосинтеза усваивают солнечную энергию и аккумулируют ее, превращая в химическую энергию синтезированного органического вещества, которое в свою очередь является источником энергии для всей последующей живой цепочки биосферы.

4. Все неорганическое и органическое вещество земной коры, атмосферы и гидросферы вовлечено живым веществом в биологический круговорот вещества и энергии. За длительную эволюцию биосферы все атомы ее биогенных элементов (углекислый газ, азот, кислород, вода и т.д.) многократно прошли через живые организмы, благодаря чему выработалось динамическое равновесие между химическим составом биосферы и количеством растительной и биологической массы планеты. При нарушении этих соотношений биосфера срабатывает как саморегулируемая система и восстанавливает утраченное равновесие.

5. Механизм саморегуляции биосферы обусловлен фундаментальными законами природы и реализуется специфической направленностью протекающих в ней процессов – вся жизнедеятельность живого вещества подчиняется закону убывания энтропии, в то время как все процессы в неживой материи протекают в направлении возрастания энтропии; все биохимические процессы в живых организмах сопровождаются возрастанием свободной энергии, а все процессы в неживом веществе идут в направлении уменьшения свободной энергии. Благодаря этим компенсаторным механизмам поддерживается постоянство термодинамических параметров биосферы и обеспечивается ее устойчивость.

6. Масштабы биогеохимических процессов в биосфере сопоставимы с геологическими процессами на Земле. Подтверждением тому являются: образование залежей нефти, газа, угля, торфа, горючих сланцев; изменение состава атмосферы и вод всего Мирового океана; образование штормовых погодных явлений и т.д. В связи с этим при формировании принципов рационального природопользования необходимо учитывать законы функционирования биосферы, чтобы не перейти границы ее устойчивости и не ощутить на себе мощь биосферных процессов.

7. Биогеохимические процессы в биосфере подчинены планетарным, солнечным и космическим циклам. Даже цветок раскрывает свои лепестки навстречу Солнцу утром и закрывает их вечером. Все это обусловлено взаимодействием внутренних биополей всех живых организмов биосферы с внешними полями. Согласно А. Л. Чижевскому «процессы, вызывающие «вспышки на Солнце» и биологические явления на Земле суть соэффекты одной общей причины – великой электромагнитной жизни Вселенной. Эта жизнь имеет свой пульс, свои периоды и ритмы … . Жизнь на Земле живет динамикой этих сил, и каждое биение органического пульса согласовано с биением космического сердца – этой грандиозной совокупности материальных объектов Вселенной» [27]. Так образно А. Л. Чижевский выразил глубинную сущность связи нашей Земли и Космоса.