7.6. Учение о биосфере и концепция ноосферы

Начиная с Ламарка, в науке появилось представление о существовании на нашей планете некоего пространства, где есть жизнь. Из всех терминов, предложенных для его обозначения, укоренился один – биосфера. Он был введен австрийским ученым Э. Зюссом в 1875 г. Зюсс определял биосферу как совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на поверхности Земли.

В основе современных представлений о биосфере лежит система взглядов, созданная В.И.Вернадским. В отличие от предшественников он не ограничивал понятие биосферы только «живым веществом» т.е. совокупностью организмов. В биосферу он включал и все продукты жизнедеятельности, выработанные за время существования жизни. По определению Вернадского, биосфера – это общепланетарная оболочка, та область Земли, в которой существует жизнь; это живое вещество планеты и преобразованная им окружающая среда. Она охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Биосфера представляет собой тончайшую пленку, покрывающую всю Землю, включая пустыни и ледяные просторы Арктики и Антарктики. Концентрация живого вещества в ее разных областях различна: больше всего его в верхних слоях литосферы (почве) и гидросферы и нижних слоях атмосферы. В различных природных условиях биосфера существует в виде относительно независимых комплексов – биогеоценозов (или экосистем).

Особенностью биосферы является отсутствие границ между ней и окружающими ее земными оболочками. Она открыта космосу. Живое вещество планеты поглощает и перерабатывает космическую энергию в биогеохимическую энергию биосферы. Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, хотя лишь небольшая ее часть улавливается биосферой. Половина поступающей энергии превращаются в тепло и затем излучаются в космическое пространство, 20 % расходуется на испарение воды и образование облаков и только 0,02 % используется биосферой. Эта энергия расходуется на осуществление геохимических функций живого вещества: энергетической, концентрационной, деструктивной, транспортной и средообразующей. Живые организмы своим дыханием, питанием, метаболизмом, воспроизводством порождают миграцию химических элементов в биосфере – круговорот веществ и энергии. По одному из современных определений биосфера – это сложная динамическая система, состоящая из многих компонентов живой и неживой природы, целостность которой поддерживается в результате постоянно действующего круговорота веществ. Выяснение механизмов превращения энергии в биосфере является одним из самых больших достижений ХХ в. Важнейшим звеном биогеохимического круговорота является многоступенчатый, катализируемый ферментами процесс фотосинтеза глюкозы из углекислого газа и воды. Это единственный из всех процессов на Земле, который не тратит, а, наоборот, связывает и даже накапливает энергию. В связывании и запасании солнечной энергии и заключается основная функция живого вещества на Земле.

В экосистемах перенос вещества и энергии осуществляется посредством трофических цепей. В результате этого все химические элементы, из которых построены организмы, многократно используются в биосфере. В упрощенном виде биотический круговорот выглядит так: зеленые растения используют солнечную энергию для создания органического вещества, потребляя углекислый газ и воду и выделяя кислород. Животные поедают растения, потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Мертвые растения и животные перерабатываются насекомыми, простейшими и грибами, которые разрушают сложные органические соединения, превращая их в неорганические и простейшие органические вещества. Те поступают в почву и опять потребляются растениями. Биотический круговорот является непрерывным циклическим процессом, стабильным и хорошо сбалансированным в течение миллионов лет. Активная человеческая деятельность ведет к его нарушению и является причиной серьезных экологических проблем.

Биосфера и космос. Влияние космоса на земную жизнь люди подмечали еще в древности, например, влияние Луны на морские приливы и отливы, солнечные затмения. Но из-за ограниченности человеческих знаний связь космоса с Землей в течение многих столетий осмысливалась на уровне догадок и гипотез. В ХХ в. благодаря развитию средств наблюдения и космической техники знания о влиянии космоса на земные процессы значительно пополнились.

Еще В.И. Вернадский среди прочих факторов, влияющих на развитие биосферы, указывал и космические. Он подчеркивал, что без космических светил, в частности без Солнца, жизнь на Земле не могла бы существовать, так как именно солнечную энергию живые организмы трансформируют в энергию биосферы. Понять и оценить масштабы влияния космоса, и, прежде всего Солнца, на земную жизнь во многом удалось А.Л. Чижевскому (1897-1964), основателю гелиобиологии. Связь между циклами солнечной активности и процессами в биосфере была замечена еще в XVIII в. Чижевский, обобщив опыт предшественников и проведя многочисленные исследования по астрономии, биологии и истории, пришел к выводу об очень значительном влиянии Солнца на биологические и социальные процессы на Земле. Он считал, что ритмы большинства из них определяются колебаниями солнечной активности. В периоды максимальной активности Солнца на нашей планете усиливается рост и размножение различных организмов, происходят массовые всплески нервно-психических и сердечно-сосудистых заболеваний, случаются эпидемии, происходят социальные конфликты (войны, бунты, революции). Наоборот, в минимумы активности Солнца наблюдается минимум массовых движений. В настоящее время установлено, что увеличение солнечной активности происходит циклически с периодом 11,1 года.

Все процессы в биосфере, человеческая деятельность и жизнь каждого отдельного организма подчиняются определенным ритмам и периодичности. Ритмы крайне разнообразны по амплитуде и продолжительности. Они могут быть короткопериодическими и долгопериодическими (от нескольких дней до миллионов лет). Ритмичность процессов в биосфере связана с вращением Земли вокруг своей оси, изменением наклона земной оси и орбит Земли и Солнца под воздействием других планет и галактик, колебаниями скорости вращения планеты, изменениями электромагнитных полей и потоков космических частиц. Результатом космического влияния является климат нашей планеты. Он имеет ярко выраженную цикличность. В нем можно выделить периоды «космических зим», возникающих в связи с обращением Солнца вокруг центра галактики в течение 180-200 млн лет. Также выделяют макроритмы с периодичностью около 40 тыс лет, мезоритмы с периодом 2 тыс лет, микроритмы – через 11 лет. Все они связаны с изменением амплитуды температур. Самым известным примером цикличности климата являются периодически случавшиеся на земле оледенения. За два последних миллиона лет наша планета пережила около 20 ледниковых периодов.

Таким образом, образование биосферы и ее развитие – результат действия космических сил: гравитационных, электромагнитных и др. Механизм и закономерности их влияния на земную жизнь активно исследуются в рамках современной астрономии, астрофизики и астробиологии.

Биосфера и человек. Появление человека качественным образом изменило биосферу. Им была создана искусственная среда обитания: разнообразные предметы материальной и духовной культуры, преобразованные ландшафты, выведенные в процессе селекции и одомашнивания растения и животные. С развитием общества искусственная среда обитания играет все большую роль в жизни человека. Без современных городов, предприятий, дорог, домов, автомобилей и другой техники большая часть человечества была бы просто обречена на вымирание. Но далеко не все творения человека находятся в гармонии с окружающей природой. Как правило, сделанное человеком не способствует созданию новых запасов энергии, а, напротив, ведет к истощению имеющихся природных и энергетических ресурсов, загрязнению биосферы всевозможными отходами, уменьшению видового разнообразия и ухудшению качества жизни. Как считают некоторые ученые, за время существования человека живое вещество в целом потеряло до 90 % генного разнообразия. Современное состояние отношений между человеком и природой может быть охарактеризовано как экологический кризис.

Огромное влияние человека на природу и масштабные последствия его деятельности послужили основой для создания учения о ноосфере. Термин «ноосфера» (noos – разум) был введен в научный обиход в 1927 г. французскими учеными Э. Леруа и Тейяром де Шарденом, которые, по их собственному признанию, впервые использовали его после парижских лекций В.И. Вернадского 1922-1926 гг. Они рассматривали ноосферу как некое идеальное образование, «мыслящий пласт», который устанавливается в земной жизни под влиянием «Центра-Омеги» (Бога). В работах Вернадского понятие ноосферы употребляется в разных смыслах: как состояние планеты, когда человек становится крупнейшей преобразующей силой; как область активного проявления научной мысли; как главный фактор перестройки и изменения биосферы. Сегодня ноосфера понимается как высшая стадия развития биосферы, сфера взаимодействия природы и общества, в которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития.

Вмешательство человека в природные процессы год от года увеличивается, поэтому он несет прямую ответственность за эволюцию планеты. В связи с этим человеку следует соизмерять свои потребности с возможностями биосферы. Воздействие на нее должно дозироваться с помощью разума, тогда она действительно превратится в ноосферу и ее развитие приобретет целенаправленный характер. Переход к ноосфере, учитывая современные экологические проблемы, не будет плавным и безболезненным. Ноосфера не может формироваться стихийно, в отличие от биосферы. Для ее создания необходима сознательная, согласованная и планомерная деятельность людей по восстановлению биосферы, перестройке мировой экономики в соответствии с принципами и законами экологии, сокращению материальных потребностей, формированию экологического сознания. Некоторые шаги в этом направлении уже делаются, но они недостаточны. Проблемы, связанные с потеплением климата, сокращением биоразнообразия и т.п., угрожают потерей стабильности всей биосферы и не могут быть решены локально. Экологическое мышление должно иметь общепланетарный масштаб и не может ограничиваться только экономической стороной дела.

Отношение человека к природе, превращаясь из хищнического в охранительное, все еще остается покровительственным. У природы есть своя стратегия развития, достойная понимания, согласования и уважения. Эпоха покорения должна смениться признанием самоценности природы, установкой на совместное развитие, коэволюцию природы и общества. На пути к ноосфере создается коллективный разум, который призван интегрировать все духовные составляющие общества и воздействовать на духовный мир людей. Этому способствуют такие социальные институты, как ООН, Гринпис, Римский клуб и, конечно, Internet. Но основная работа по переходу к оптимальному взаимодействию общества и природы у человечества еще впереди.