Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Естественно-научная картина мира. Учебник
.pdf
211
9. КОНЦЕПЦИЯ БИОСФЕРЫ И НООСФЕРА
9.1. Концепция Вернадского о биосфере
Ноосфера (от греч. noos — разум и shpaira — шар) — но-
вое состояние биосферы, при котором разумная деятельность
человека становится главным, определяющим фактором ее развития.
Ноосферная цивилизация — качественно новое состоя-
ние цивилизации, при котором социум войдет в коэволюцию с
природой. Ей присуши приоритет гуманитарнообщечеловеческих ценностей, эффективно управляемое устойчивое развитие.
Термин «биосфера» впервые был использован в 1875 г.
австрийским геологом Э. Зюссом.
Под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода,
нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.
Учение о биосфере, созданное В. И. Вернадским в 1926 г.,
рассматривает живые организмы как нечто целое и единое, «как
живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов в
данный момент существующих, численно выраженное в элементарном химическом составе, в весе энергии» [14]. Для совокупности населяющих Землю организмов В. И. Вернадский ввел
термин «живое вещество», а биосферой стал называть всю ту
среду, в которой это живое вещество находится, то есть всю
водную оболочку Земли, поскольку живые организмы существуют и на самых больших глубинах Мирового океана, нижнюю часть атмосферы, в которой летают насекомые, птицы, живут люди, а также верхнюю часть твердой оболочки Земли —
литосферы, в которых живые бактерии в подземных водах
встречаются до глубины порядка двух километров, а человек
своими шахтами проник до еще больших глубин.
Два главных компонента биосферы — живые организмы и
среда их обитания — непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя це-
212
лостную динамическую систему. Биосфера как глобальная суперсистема в свою очередь состоит из ряда подсистем.
Первым из биологов, который ясно указал на огромную
роль живых организмов в образовании земной коры, был
Ж. Б. Ламарк (1744–1829). Он подчеркивал, что все вещества,
находящиеся на поверхности земного шара и образующие его
кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения,
живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко увеличить, и все они
свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой — сама
воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача — конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в
земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы.
Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845–1920) трех способов питания живых организмов:
• автотрофное — построение организма за счет использо-
вания веществ неорганической природы;
• гетеротрофное — строение организма за счет использо-
вания низкомолекулярных органических соединений;
• миксотрофное — смешанный тип построения организма
(автотрофно-гетеротрофный).
Биосфера (в современном понимании) — своеобразная
оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
213
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.
Атмосфера — наиболее легкая оболочка Земли, которая
граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.
Атмосфера имеет несколько слоев:
• тропосфера — нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80 %
газового состава атмосферы и весь водяной пар;
• стратосфера;
• ионосфера — там «живое вещество» отсутствует.
Преобладающие элементы химического состава атмосфе-
ры: N2 (78 %), O
2
(21 %), CO2 (0,03 %);
• гидросфера — водная оболочка Земли. Вследствие вы-
сокой подвижности вода проникает повсеместно в различные
природные образования, даже наиболее чистые атмосферные
воды содержат от 10 до 50 мг/л растворимых веществ.
Преобладающие элементы химического состава гидро-
сферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он
важен для растительных и животных организмов, обитающих в
ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме Мирового океана;
• литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время
земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после
разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.
214
Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной
коры и 92 % ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Таким
образом, в количественном отношении земная кора — это «царство» кислорода, химически связанного в ходе геологического
развития земной коры.
Над земной поверхностью биосфера поднимается до высоты примерно 23 км, а ниже поверхности простирается до глубины 12 км. В различных слоях литосферы находятся более или
менее мощные отложения углей, нефти и газа.
По В. И. Вернадскому, вещество биосферы разнородно по
своему физико-химическому составу и включает:
1) живое вещество как совокупность живых организмов;
2) биогенное вещество — непрерывный биогенный поток
атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно;
3) косное вещество (атмосфера, газы, горные породы и пр.);
4) биокосное вещество, например, почвы, илы, поверх-
ностные воды, сама биосфера, т.е. сложные закономерные косно-живые структуры;
5) радиоактивное вещество;
6) рассеянные атомы;
7) вещество космического происхождения.
Понятие биосферы очень объемно в смысле радиальных
размеров этой оболочки, очень глубоко в отношении понимания
роли жизни во всех частях биосферы в ее широком понимании,
а также исторично, так как может рассматриваться как результат
развития в течение всего геологического времени. В биосфере
существует «пленка жизни», в которой концентрация живого
вещества максимальна. Это поверхность суши, почвы и верхние
слои вод Мирового океана. Кверху и книзу от нее количество
живого вещества в биосфере Земли резко убывает.
Биосфера — это организованная, определенная оболочка
земной коры, сопряженная с жизнью. Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. Из этих
215
определений вытекают несколько совершенно конкретных понятий, раскрывающих сущность биосферы.
1. Биосфера — не просто одна из существующих оболочек
Земли, подобно литосфере, гидросфере, атмосфере. В. И. Вернадский предельно лаконично указывает ее основное отли-
чие — это организованная оболочка. И чтобы понять суть
биосферы, нужно понять, как и кем она организована, в чем состоит организованность биосферы.
2. Биосфера имеет определенные пределы, то есть некото-
рые конечные размеры, в рамках которых она может быть выделена и научно изучена. Следовательно, выявив главную движущую силу развития биосферы — живое вещество, необходимо
установить те пространственные и временные ограничения
(пределы), которые накладываются на деятельность живого вещества.
3. Пределы биосферы связываются с полем существования
живого. Но любое поле может сохраняться и поддерживаться
лишь при условии сохранения определенных физических или
химических параметров, показателей его состояния. Значит,
должны быть установлены некоторые необходимые и достаточные параметры для физического сохранения «полей жизни» в
биосфере и самой биосферы.
На протяжении миллиарда лет существования биосферы
организованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества — совокупности всех живых организмов. 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 непрерывающийся
процесс круговоротного движения составляет один из краеугольных камней учения о биосфере и носит название биохи-
мической цикличности. Изучение биохимических циклов как
незамкнутых круговоротов помогает более глубоко проникнуть
в суть процессов организованности биосферной оболочки. Каждое последующее состояние биосферы не повторяет предше-
216
ствующее. Вовлечение в миграционные циклы приводит к непрерывному обновлению биосферы, способствует ее прогрессивному эволюционному развитию, усложнению живого вещества, возрастанию многообразия живых организмов.
Вопрос о пределах биосферы В. И. Вернадским связывается с сохранением пределов жизни. Представления о них претерпевают коренные изменения буквально с каждым новым
днем развития науки. Еще вчера мы были убеждены, что температура кипения в 100 ºС невозможна для жизни какого-либо живого существа. Сегодня же впечатляют все новые открытия мира термофильных организмов, обнаруженных в вулканических
жерлах, гейзерах и подводных измерениях, для некоторых из
них стоградусная температура «холодновата» для нормального
деления клеток (размножения), они живут и при температуре
+250 ºС. Есть сведения о возможности перенесения бактериями
температуры абсолютного нуля (–273 ºС).
Велика пластичность жизни, но все же пределы ее объективно существуют, и они определяют пределы развития биосферы, ее структуру и функции.
Верхняя граница биосферы охватывает всю тропосферу
и ограничивается озоновым слоем (23–25 км), который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации.
Нижняя граница очень изрезана; биосфера включает всю
гидросферу суши и Мировой океан, на материках проникает в
среднем в земную кору до глубин 16 км. Здесь она сопрягается с
областью «былых биосфер», — так В. И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосферы прошлых геологических периодов. Это накопление известняков, углей, горючих сланцев, остаточных горных пород.
Для биосферы как особой оболочки земного шара характерны следующие особенности:
1) в ней имеются поверхности раздела между веществами,
находящимися в твердом, жидком и газообразном состоянии;
2) на нее падает мощный поток энергии от Солнца — ос-
новного энергетического источника, обеспечивающего функционирование биосферы;
217
3) важнейшую роль в функционировании биосферы игра-
ет вода.
Жизнь охватывает все три фазовые оболочки Земли. Живые организмы Земли защищены от губительного действия космических лучей (в том числе ультрафиолетового излучения)
озоновым слоем атмосферы. Воздействие человека на биосферу
называют антропогенным фактором. Жизнедеятельность человека настолько существенно влияет на биосферу, что В. И. Вернадский, характеризуя это воздействие человеческого разума,
ввел понятие «ноосфера», то есть разумная оболочка.
9.2. Планетарное мышление и ноосфера
Биосферу Земли, измененную научной мыслью и преобразованную для удовлетворения всех потребностей численно растущего человечества, В. И. Вернадский назвал впоследствии
«ноосферой». Т.е. под ноосферой понимается сфера разума, но
разработано это понятие еще совершенно недостаточно.
В последнее время много пишут об ученых, в трудах которых впервые появилось понятие «ноосфера», — о В. И. Вернадском, П. Тейяре де Шардене (иногда вспоминают Э. Леруа).
Но многое в определениях ноосферы остается расплывчатым.
Дело в том, что ни Вернадский, ни Тейяр де Шарден не стремились к созданию теории или концепции ноосферы, а увязывали
ее с процессом развития биосферы и планетарной эволюцией Земли.
В первую очередь следует подчеркнуть, что ноосфера
представляет собой новый структурный уровень развития
природы, который хотя и связан энергетически со всеми другими земными оболочками, и прежде всего с биосферой, но соответствует новому фундаментальному относительному природному равновесию. Такая характеристика ноосферы, как ра-
зум, не является принципиальной.
Перечисленные свойства ноосферы могут быть выявлены
в ряде ее определений, предложенных отечественными учеными. Так, по Н. Ф. Реймерсу [69], ноосфера — это буквально
«мыслящая оболочка», сфера разума, высшая стадия развития
218
биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней
цивилизованного человечества, с периодом, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим
фактором развития на Земле.
Оценивая роль человеческого разума и научной мысли как
планетарного явления, В. И. Вернадский пришел к следующим
выводам:
1. Ход научного творчества является той силой, которой
человек меняет биосферу, в которой он живет.
2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное
явление, сопутствующее росту научной мысли.
3. Это изменение биосферы происходит независимо от че-
ловеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс.
4. Так как среда жизни есть организованная оболочка планеты — биосфера, то вхождение в ходе ее геологически длительного существования нового фактора ее изменения — научной работы человечества — есть природный процесс перехода
биосферы в новую фазу, в новое состояние — в ноосферу.
5. В переживаемый нами исторический момент мы видим
это более ясно, чем могли видеть раньше. Здесь вскрывается
перед нами «закон природы». Новые науки — геохимия и биохимия — дают возможность выразить некоторые важные черты
процесса математически.
Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым существом, живущим отдельно по своим
законам, он сосуществует внутри природы и является частью ее.
Это единство обусловлено, прежде всего, функциональной неразрывностью окружающей среды и человека, которую пытался
показать Вернадский как биогеохимик. Человечество само по
себе есть природное явление, и естественно, что влияние биосферы сказывается не только на среде жизни, но и на образе мысли.
Но не только природа оказывает влияние на человека, существует и обратная связь. Причем она не поверхностная, отражающая физическое влияние человека на окружающую среду,
она гораздо глубже. Это доказывает тот факт, что в последнее
219
время заметно активизировались планетарные геологические
силы. «... мы все больше и ярче видим в действии окружающие
нас геологические силы. Это совпало, едва ли случайно, с проникновением в научное сознание убеждения о геологическом
значении Homo sapiens, с выявлением нового состояния биосферы — ноосферы — и является одной из форм ее выражения. Оно
связано, конечно, прежде всего, с уточнением естественной
научной работы и мысли в пределах биосферы, где живое вещество играет основную роль» [13]. Так, в последнее время резко
меняется отражение живых существ на окружающей природе.
Благодаря этому процесс эволюции переносится в область минералов. Резко меняются почвы, воды и воздух. То есть эволюция видов сама превратилась в геологический процесс, так как в
процессе эволюции появилась новая геологическая сила. Вернадский писал: «Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы».
В трудах В. И. Вернадского указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы.
Перечислим эти условия.
1. Заселение человеком всей планеты.
2. Резкое преобразование средств связи и обмена между
странами.
3. Усиление связей, в том числе политических, между
всеми странами Земли.
4. Начало преобладания геологической роли человека над
другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.
5. Расширение границ биосферы и выход в космос.
6. Открытие новых источников энергии.
7. Равенство людей всех рас и религий.
8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов
внешней и внутренней политики.
9. Свобода научной мысли и научного искания от давле-
ния религиозных, философских и политических построений и
создание в государственном строе условий, благоприятных для
свободной научной мысли.
10. Продуманная система народного образования и подъ-
ем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможно-
220
сти не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно
ослабить болезни.
11. Разумное преобразование первичной природы Земли с
целью сделать ее способной удовлетворить все материальные,
эстетические и духовные потребности численно возрастающего
населения.
12. Исключение войн из жизни общества.
Проследим, насколько выполняются эти условия в современном мире, и остановимся более подробно на некоторых из них.
1. Заселение человеком всей планеты. Это условие выполнено. На Земле не осталось мест, где не ступала бы нога человека. Он обосновался даже в Антарктиде.
2. Резкое преобразование средств связи и обмена между
странами. Это условие также можно считать выполненным.
3. Усиление связей, в том числе политических, между
всеми странами Земли. Это условие можно считать если не выполненным, то выполняющимся.
4. Начало преобладания геологической роли человека над
другими геологическими процессами, протекающими в биосфере. Это условие также можно считать выполненным, хотя именно преобладание геологической роли человека в ряде случаев
привело к тяжелым экологическим последствиям. Объем горных
пород, извлекаемых из глубин Земли всеми шахтами и карьерами мира, сейчас почти в два раза превышает средний объем лав
и пеплов, выносимых ежегодно всеми вулканами Земли.
5. Расширение границ биосферы и выход в космос. В работах последнего десятилетия жизни Вернадский не считал границы биосферы постоянными. Он подчеркивал расширение их в
прошлом как итог выхода живого вещества на сушу, появления
высокоствольной растительности, летающих насекомых, а позднее летающих ящеров и птиц. В процессе перехода в ноосферу
границы биосферы должны расширяться, а человек должен выйти в космос. Эти предсказания сбылись.
6. Открытие новых источников энергии. Условие выполнено, но, к сожалению, с трагическими последствиями. Атомная
энергия давно освоена и в мирных, и в военных целях.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]