1.Понимание биосферы как совокупности живых организмов.

В истории науки можно выделить два понятия «биосферы».

Все живые существа планеты взаимодействуют с внешней средой и изменяют её – такие представления возникли давно на основе наблюдений природных явлений. Еще Жан Батист Ламарк отмечал, что все живые организмы, бесконечно разнообразные, многочисленные, с непрерывно сменяющимися поколениями, в результате своей жизнедеятельности принимают активное участие в формировании поверхности Земли.

Работы Ж.Б.Ламарка положили начало представлениям о существовании на нашей планете особого пространства, заселённого живыми организмами и преобразуемого ими.

Термин «БИОСФЕРА» был впервые предложен в 1875 году австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1831-1914). Однако он не разработал представлений о биосфере и не дал введённому термину точного определения.

2. Понятие о биосфере как о биологической оболочке Земли.

По Вернадскому, биосфера – это оболочка Земли, состав, структура и характеристики которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов. БИОСФЕРА – СФЕРА ЕДИНСТВА ЖИВОГО И КОСНОГО (НЕЖИВОГО) ВЕЩЕСТВА. «Живое вещество биосферы есть совокупность живых организмов, в ней живущих» - определение, данное Вернадским. Биосфера – это «организованная, определённая оболочка земной коры, сопряжённая с жизнью». Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни. Биосфера – не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере, а ОРГАНИЗОВАННАЯ оболочка. Но как она организована? Быть ЖИВЫМ – значит быть организованным, отмечал Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как ОРГАНИЗОВАННОЙ ОБОЛОЧКИ Земли.

Выделяют пять основных ФУНКЦИЙ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА:

1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путём разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.

2. КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определённых видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этим элементом, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.

3. ДЕСТРУКТИВНАЯ. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.

4. СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счёт необиогенного вещества).

5.ТРАНСПОРТНАЯ. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Форма деятельности живого, его биогеохимическая работа в биосфере заключается в осуществлении необратимых и незамкнутых круговоротов вещества и потоков энергии между основными структурными компонентами биосферной целостности: горными породами, природными водами, газами, почвами, растительностью, животными, микроорганизмами. Этот процесс носит название БИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ЦИКЛИЧНОСТИ.

3. Состав вещества биосферы.

По Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а именно:

1.ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО как совокупность живых организмов;

Специфика живого вещества заключается в следующем:

1. Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией. В неорганическом мире по количеству свободной энергии с живым веществом могут быть сопоставлены только недолговечные незастывшие лавовые потоки.

2. Резкое отличие между живым и неживым веществом биосферы наблюдается в скорости протекания химических реакций: в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее.

3. Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения – белки, ферменты и проч. – устойчивы только в живых организмах (в значительной степени это характерно и для минеральных соединений, входящих в состав живого вещества).

4. Произвольное движение живого вещества, в значительной степени, саморегулируемое. Вернадский выделял две специфические формы движения живого вещества: а) пассивную, которая создается размножением и присуща как животным, так и растительным организмам; б) активную, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов (она характерна для животных и в меньшей степени для растений). Живому веществу также присуще стремление заполнять собой все возможное пространство.

5. Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Кроме того, в отличие от неживого абиогенного вещества живое вещество не бывает представлено исключительно жидкой или газовой фазой. Тела организмов построены во всех трех фазовых состояниях.

6. Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов. Причем, будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится на Земле в морфологически чистой форме – в виде популяций организмов одного вида: оно всегда представлено биоценозами.

7. Живое вещество существует в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох. При этом характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса, то есть воспроизводство живого вещества происходит не по типу абсолютного копирования предыдущих поколений, а путем морфологических и биохимических изменений.

2.БИОГЕННОЕ ВЕЩЕСТВО – непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно;

3.КОСНОЕ ВЕЩЕСТВО – атмосфера, газы, горные породы, минералы и прочее;

4.БИОКОСНОЕ ВЕЩЕСТВО – почвы, илы, поверхностны воды, воздух, сама биосфера;

5.РАДИОАКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО;

6.РАССЕЯННЫЕ АТОМЫ;

7.ВЕЩЕСТВО КОСМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ – кометы, астероиды, нейтрино, позитрон и др.

4. Биомасса (сухое органическое вещество) организмов Земли.

Несмотря на то, что гидросфера составляет около 71% всей поверхности планеты, основная масса живого вещества биосферы сосредоточена на континентах (свыше 99.8%). На океаносферу приходится только 0.13%. На континентах преобладают растения (99.2%), в океанах – животные и микроорганизмы (93.7%).

Живое вещество сосредоточено в основном в зелёных растениях суши, биомасса которых на четыре порядка больше, чем у фотосинтезирующих организмов гидросферы. Организмы, не способные к фотосинтезу, составляют 1%.

КОЛИЧЕСТВО ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА СОСТАВЛЯЕТ 0.25% ОТ ВЕСА ВСЕЙ БИОСФЕРЫ.

Отличия живого вещества от косного.

- изменения и процессы в живом веществе происходят значительно быстрее, чем в косном. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе используются понятия исторического времени, а для косного – геологического времени. Одна секунда геологического времени равна ста тысячам лет исторического времени;

- В.И.Вернадский указывал, что в ходе геологического времени возрастают мощь живого вещества и его воздействия на косное вещество. Это воздействие проявляется в непрерывном биогенном токе атомов из живого вещества в косное и обратно;

- Только в живом веществе происходят качественные изменения организмов в ходе геологического времени;

- живые организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей среды, адаптируются к ней, постепенно накапливают определенные изменения, что и служит источником эволюции.

Учение В.И.Вернадского о биосфере – это крупный шаг в понимании не только живой природы, но и ее неразрывной связи с исторической деятельностью людей.

Вернадский отмечал, что между живым и косным веществом «есть, однако, непрерывная, непрекращающаяся связь, которая может быть выражена как непрерывный биогенный ток атомов в косное вещество биосферы, и обратно».

В своих трудах ученый подчёркивал, что, несмотря на то, что живого вещества в биосфере не много, но «геологически оно является самой большой силой в биосфере и определяет все идущие в ней процессы».

При изучении механизмов эволюции биосферы, Вернадский отмечал, что живое вещество определяет все основные особенности её эволюции. Образно живое вещество можно сравнить с тонкой плёнкой на поверхности планеты, которая существует за счёт энергии Солнца. Живое вещество ускоряет все планетные процессы. Вернадский обращает внимание на то, что жизнь на Земле геологически вечна, то есть она появилась вместе (или практически вместе) с Землёй как космическим телом, что теперь подтверждается и новейшими научными данными. ЖИЗНЬ – ровесница началу геологической истории Земли.

Не имеется и не получено поныне ни одного доказательства происхождения вещества ЖИВОГО из НЕЖИВОГО. Между этими двумя состояниями материи нет никаких промежуточных ступеней. Существуют обратные данные – образование структур земной коры от отжившего живого вещества. Через биогеохимические циклы круговорот химических элементов в земной коре, «подстёгиваемый» живыми организмами, запускается в действие вся машина геологических событий. Поэтому живую природу можно считать причиной природы неживой.

В проблеме возникновения жизни Вернадский различал три возможных варианта:

1.Зарождение живого из неживого:

а) зарождение живого из того, что живым никогда не было (камни, скалы, воды, газы) – АБИОГЕНЕЗ; б) изначальное зарождение – АРХЕОГЕНЕЗ;

2. Зарождение из умершего или умирающего живого организма, возникновение новых организмов при гниении и разложении старых – ГЕТЕРОГЕНЕЗ;

3. Зарождение живого от живого, когда человек и другие живые организмы родятся от других себе подобных организмов – БИОГЕНЕЗ.

По мнению Вернадского, накопившийся в естествознании огромный материал свидетельствует о происхождении всех современных живых организмов путём БИОГЕНЕЗА. Жизнь вечна постольку, поскольку вечен космос, и она передавалась всегда биогенезом. Но каким же образом возникла жизнь на Земле?

Вернадский принял третий вариант – КОСМИЧЕСКИЙ ПЕРЕНОС ЛАТЕНТНЫХ ФОРМ ЖИЗНИ, ибо «жизнь есть явление космическое, а не специально земное», писал он о космическом живом веществе. Живое вещество в принципе не могло возникнуть из материи косной. Оно было занесено на нашу планету из космоса, но оно было занесено не как совокупность живых молекул, а в форме постоянно действующих во Вселенной БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ. Функционирование этих полей таково, что живые молекулы формируются везде, где имеются для этого необходимые условия. Учёный писал: «Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, в котором, как мы знаем, нет случайности».

Живое вещество непрерывно эволюционирует. И в этой эволюции чётко прослеживается процесс постепенного развития и усложнения центральной нервной системы. Вернадский писал: «Раз достигнутый в процессе эволюции уровень развития мозга не идёт уже вспять, только вперёд».

Приходит очередь человека. Человечество осваивает сначала земледелие, затем скотоводство, перестраивает биоценозы и вовлекает в биогеохимические циклы запасы (остатки) былых биосфер. В своей книге «Живое вещество» учёный отмечал: «Изменённая культурой земная поверхность не есть что-то чуждое природе и в ней наносное, но есть естественное и неизбежное проявление жизни как природного явления».

ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС БИОСФЕРЫ – ЭТО ОБЪЕКТИВНЫЙ ПРОЦЕСС И В НЁМ УЧАСТВУЕТ НОВАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СИЛА – НАУЧНАЯ МЫСЛЬ СОЦИАЛЬНОГО ЧЕЛОВЕЧЕСТВА.

1. Ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живёт.

2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли.

3. Это изменение биосферы происходит независимо от воли, стихийно, как естественный природный процесс.

4. Так как среда жизни есть организованная оболочка планеты – биосфера, то вхождение в неё, в ходе её геологически длительного существования, живого фактора её изменения – научная работа человечества – есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние – в ноосферу.

ПОД ВЛИЯНИЕМ НАУЧНОЙ МЫСЛИ И ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТРУДА БИОСФЕРА ПЕРЕХОДИТ В НОВОЕ СОСТОЯНИЕ – В НООСФЕРУ.

Поскольку наблюдаемая перестройка биосферы – природный геологический процесс, человечество должно осознать это и вести себя таким образом, чтобы не противоречить идущему геологическому процессу. При этом, научная мысль как проявление живого вещества по существу не может быть обратимым явлением.

Анализируя возможности всё возрастающей мощи цивилизации, Вернадский приходит к выводу о том, что человечеству как части живого вещества придётся взять на себя ответственность за будущее развитие биосферы и общества. Будущность человечества требует активного вмешательства Разума а судьбу всего человечества, биосфера должна будет измениться.

Измениться должно будет всё – и геохимические циклы биосферы, и её способности обеспечивать потребности человечества в сочетании с изменением природы общества, а может быть, и природы самого человека. Всё это должно сделаться объектом целенаправленной деятельности. Понятие ноосферы позволяет ввести исторический процесс человечества как продолжение биохимической истории живого вещества.