4. Глобальная экология (биосферология)

Биосферой называют «живую» оболочку Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупностью деятельности живых организмов. Термин введен Э. Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере принадлежит академику В.И. Вернадскому, который показал роль живых организмов в формировании всей жизни нашей планеты – кислорода и озонового экрана, ряда пород Земли и в целом современного облика нашей планеты. Основы учения Вернадского изложены в книге «Биосфера», вышедшей в 1926 году. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого. Биосфера охватывает часть атмосферы до высоты озонового экрана – 25-35 км; часть литосферы, особенно кору выветривания – до 3 км и всю гидросферу – до 10-11 км.

В.И. Вернадский выделял живое вещество, биогенное вещество, то есть вещества, создаваемые и перерабатываемые живыми организмами (например, известняки, горючие сланцы, уголь и другие), косное вещество, в образовании которого живые организмы не принимали участия (изверженные горные породы), биокосное вещество, которое является продуктом жизнедеятельности организмов и геохимических процессов неживой природы (почвы), радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).

В.И. Вернадский развил учение о ноосфере (1944 г.), то есть о среде, управляемой разумом человека. Он понимал ноосферу как растущее глобальное осознание усиливающегося вторжения человека в естественные биогеохимические циклы, ведущее к более взвешенному и целенаправленному контролю человека над глобальной системой. Это модель вероятного будущего, но пока она остается гипотезой.

Круговорот веществ в природе

О превращениях энергии в экосистемах мы уже упоминали, когда говорили о цепях питания. В отличие от энергии, которая, однажды использованная организмом, превращается в тепло и теряется для экосистемы, вещества циркулируют в биосфере, что и называется биогеохимическими круговоротами.

Из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе, около 40 нужны живым организмам. Наиболее важные из них и требующиеся в больших количествах - углерод, водород, кислород и азот. Кислород поступает в атмосферу в результате фотосинтеза и расходуется организмами при дыхании. Азот извлекается из атмосферы благодаря деятельности азотфиксирующих бактерий и возвращается в нее другими бактериями.

Круговороты элементов и веществ являются безотходными. В природе нет ничего бесполезного или вредного. Даже от вулканических извержений есть польза, так как с вулканическими газами в воздух поступают нужные элементы (например, азот). Степень замкнутости круговоротов не абсолютна, что показывает пример возникновения кислородной атмосферы. Наивысшая степень замкнутости наблюдается в тропических экосистемах - наиболее древних и консервативных.

Биогеохимические процессы играют значительную роль в образовании атмосферы, гидросферы и литосферы. Вернадский занимался созданной им биогеохимией, изучая распределение химических элементов по поверхности планеты.