2.6. Основы учения в.И.Вернадского о биосфере

Термин «биосфера» в научную литературу введен в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом. Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) использовал этот тер­мин и создал науку с аналогичным названием. Основные идеи В.И. Вернадского о биосфере сложились к началу 20-х годов и были опубликованы в 1926 году в монографии «Биосфера», состоящей из двух очерков: "Биосфера в космосе" и "Область жизни".

С понятием «био­сфера», по Зюссу, связывалось только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой и газообразной) живых организмов. По В. И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимической силы. При этом в понятие биосферы включается преобразующая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом.

Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в насто­ящее время, обычно называют современной биосферой, или необиосферой,а древние биосферы относят к палеобиосферам, или белым биосферам.В качестве примеров последних можно назвать безжизненные скопления органических веществ (залежи каменных углей, нефти, горючих сланцев и т. п.) или запасы других соединений, образовавшихся при участии живых организмов (из­весть, мел, соединения кремния, рудные образования и т. п.).

Биосфера, по мнению ученого, состоит из семи взаимосвязанных веществ: живого, биогенного, косного, биокосного, радиоактивного, космического, рассеянных атомов. Центральным в его концепции является понятие о живом веществе, которое он определяет как совокупность живых организмов, выраженная через массу, энергию и химический состав.Везде в пределах биосферы встречается либо само живое вещество, либо следы его биохимической деятельности. Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности живых организмов (осадочные породы органического происхождения - каменный уголь, битумы, торф). Биокосное вещество - преобразованное организмами неорганическое вещество (приземная атмосфера, продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами). Косное вещество - горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, а также в значительной степени переработанные и видоизмененные живыми организмами вещества космического происхождения (космическая пыль, метеориты и т.п.). Кроме того, в состав биосферы входят радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов, и рассеянные атомы, не связанные химическими реакциями.

В.И. Вернадский рассматривал биосферу как геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли и Космоса, как активную оболочку Земли, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов (верхняя часть литосферы, гидро- и тропосфера). Он доказал, что все три оболочки Земли воедино связаны живым веществом, которое оказывает непрерывное воздействие на неживую природу, преобразуя и формируя облик планеты и создавая целостную динамичную систему. Биосфера представляет оболочку жизни - область существования живого вещества.

В. И. Вернадский не только сконкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, но, самое главное, всесторонне раскрыл роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологической (средообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности.

Живое вещество стремиться занять максимальный объем, распространиться на всю свободную территорию. Размножением, питанием и дыханием они создают определенное давление на среду, меняют течение всех химических реакций, участвуют в круговороте всех химических элементов.

Живое вещество выполняет в биосфере ряд фундаментальных функций: газовую, окислительно-восстановительную, концентрационную, деструктивную, транспортную, энергетическую и средообразующую. Совокупность этих функций определяет все химические превращения в биосфере.

Развитие биосферы определяет Космос, откуда поток энергии поступает на Землю. Доминирующим источником энергии для Земли является Солнце. Усвоение солнечной энергии осуществляется только растительным миром, но удерживает и преобразует ее все живое вещество планеты и создает бесконечное разнообразие нашего мира.

Работами Вернадского и его последователями (Д.В.Самойлов, А.П.Виноградов и др.) установлен средний химический состав живого вещества. Оказалось, что в организмах преобладают легкие химические элементы: H, C, N, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca. Из тяжелых элементов встречается Fe. Средний элементарный состав живого вещества отличается прежде всего высоким содержанием углерода (18%).

Вторым главнейшим аспектом учения В.И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм,- писал В.И. Вернадский,- имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена и к нему».

В.И. Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т.е. миграции химических при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др.

Важным положением в учении В.И. Вернадского является то, что биосфера – не закрытая самоуправляемая система, а открытая система, со своим «входом» и «выходом», существующая, вероятно столь же долго, как и сама Земля. Биосфера функционирует как таковая только в силу своей неразрывной связи с другими геосферами нашей планеты.

Вместе с другими геосферами биосфера образует единую планетарную экологическую систему высшего порядка, в которой действует единый планетарный механизм. В первой стадии происходит поглощение растениями солнечной энергии, углекислоты, воды и минеральных веществ. Вторая стадия - многократная трансформация и утилизация органических веществ, образовавшихся в виде биомассы, животными и микробами. Третья стадия - распад органических веществ до исходных минеральных продуктов с помощью микроорганизмов-минерализаторов. Динамическое равновесие всех этих процессов в масштабах планеты определяет существование жизни, направление биохимических процессов в твердых породах, воде и атмосфере планеты.

Свое понимание биосферы Вернадский называл геологическим. Она представляет собой интеграцию наук о Земле и жизни.

Дальнейшим развитием учения о биосфере явилась разработка фундаментальной идеи постепенного преобразования биосферы в ноосферу.

В статье В.И.Вернадского "Несколько слов о ноосфере" (1944) сформулированы основные понятия о ноосфере и условиях ее появления. Ноосфера характеризуется прежде всего глобальным заселением Земного шара человечеством. Человек, заселяя планету, преобразует ее облик, становится мощной геологической силой.

Ноосфера - высшая стадия развития биосферы, преобразуемой в интересах мыслящего человечества, при котором разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором ее развития. Человек начинает оказывать влияние на ход процессов в охваченной его воздействием сфере Земли, изменяя ее. Вся эта среда весьма существенно изменяется человеком, благодаря его труду. Он способен перестроить ее согласно своим представлениям и потребностям, изменить фактически ту биосферу, которая складывалась в течение всей геологической истории Земли.

В результате техногенной деятельности человека биосфера Земли коренным образом преобразуется и становится, по определению Вернадского, ноосферой – «сферой разума», областью господства человеческой мысли. «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни…» Ноосфера – мир разумных, научно обоснованных поступков в глобальном масштабе. Иными словами, ноосфера – окружающая человека среда, в которой природные процессы обмена вещества и энергии контролируются обществом.