2. БИОСФЕРА
2.1. Учение В. И. Вернадского о биосфере
Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) — внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро и мантия, а к внешним — литосфера, гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли — биосфера.
Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) — внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы (до высоты 25…30 км, т. е. до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы (примерно до глубины 3 км). Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами.
Основоположником учения о биосфере по общему признанию является В. И. Вернадский. Сам термин «биосфера» был предложен австрийским геологом Э. Зюссом еще в ХIX в., однако не был достаточно тщательно разработан.
Согласно В. И. Вернадскому, биосфера — это область распространения жизни, включающая наряду с организмами среду их обитания (нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы, гидросферу) и связанная в единое целое обменом веществ и энергии. Биосфера является геологической оболочкой Земного шара. Наиболее благоприятные условия для жизни сконцентрированы у поверхности суши и воды, поэтому здесь максимально сконцентрировано живое вещество.
Под живым веществом В. И. Вернадский понимал все количество живых организмов планеты как единое целое. Оно образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли. По подсчетам ученых, общая живая масса планеты составляет 2420 млрд т, что более чем в две тысячи раз меньше самой легкой оболочки Земли — атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду (в настоящее время живые существа не обнаружены лишь в области обширных оледенений и кратерах действующих вулканов.)
Таким образом, биосфера, в соответствии с концепцией В. И. Вернадского, включает в себя:
7
живое вещество планеты; биогенное вещество, к которому относятся газы атмосферы, каменный
уголь, нефть, известняки и др., т. е. то, что создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности живого вещества;
косное вещество, которое образуется без участия живого вещества (продукты тектонической деятельности, метеориты);
биокосное вещество, образующееся в результате совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (почва).
К функциям биосферы относятся:
окислительно-восстановительная, заключающаяся в восстановлении и окислении различных веществ в живых организмах (например, восстановление двуокиси углерода до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление углеводов до СО2 при дыхании);
круговорот веществ в природе, который осуществляется при участии всех организмов биосферы и заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.
Являясь глобальной экосистемой, биосфера, как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.
Абиотическая часть биосферы представлена:
почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой;
атмосферным воздухом до высот, на которых еще возможны проявления жизни;
водной средой океанов, рек, озер и т. д.
Биотическая часть биосферы состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь, — биогенный ток атомов, т. е. обмен веществом между всеми частями биосферы, который обеспечивается благодаря дыханию, питанию и размножению живых организмов.
В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:
1)стремление к максимальному проявлению, «всюдности» жизни;
2)обеспечение выживания организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.
2.2. Взаимосвязь биосферы и человека
Человеку как биологическому виду необходимы строго определенные эволюцией условия (факторы) ОС: газовый состав воздуха, набор ассимилируемых с пищей веществ, температура ОС, режим освещенности, влажности и многое другое. При отклонении факторов среды от нормы возможны нарушения жизнедеятельности, вплоть до несовместимости с жизнью.
Человек входит в биотический компонент биосферы, где он, являясь консументом 1-го и 2-го порядков, связан пищевыми цепями с продуцентами.
8
В организме человека как живого вещества все процессы жизнедеятельности подчинены определенным ритмам, т. е. синхронизированы с периодическими солнечно-лунно-земными, а также космическими влияниями, вследствие постоянного обмена информацией, энергией и веществом с ОС.
Суточные биоритмы активности человеческого организма складываются под воздействием процессов, протекающих на поверхности Земли. Их называют циркадными (сон/бодрствование, колебания температуры тела, концентрации электролитов и уровня гормонов). Более длительные циклы назы-
вают инфрадианными, а более короткие — ультрадианными. Суточные и околосуточные ритмы — неотъемлемое свойство живых систем. Важность циркадного ритма, основного для жизнедеятельности организма, обусловлена совпадением длительности его периода с длительностью обращения Земли вокруг собственной оси.
ХХI в. поставил проблему выживания человечества в силу появления неотвратимых признаков уничтожения уже не только целых народов, а ОС. Это век перехода биосферы в ноосферу, когда человечество стало значительной планетарной силой. Ноосфера — сфера разума, высшая стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором ее развития.
Кроме термина «ноосфера», часто употребляют такие понятия, как антропосфера (сфера Земли, где живет и куда временно проникает — с помощью спутников — человечество), техносфера (часть биосферы, преобразованная технической деятельностью человека) и др.
9