Золотой фонд мировой науки

Наш гениальный соотечественник, первый президент Академии наук Украины Владимир Иванович Вернадский был в числе тех ученых, кто первым стал воспринимать Землю как единый живой организм, в котором совсем разные, на первый взгляд, процессы в трёх внешних сферах Земли – литосфере, гидросфере и атмосфере – тесно связаны между собой.

Ещё раз о биосфере и ноосфере

В золотой фонд мировой науки вошли работы В.И. Вернадского «Биосфера» (1926), «Несколько слов о ноосфере» (1944). Здесь в концентрированном виде изложено его видение эволюционно-исторического процесса, перспектив будущего человечества как космического феномена. Утверждается, что под влиянием развития науки и познания биосфера может стать ноосферой, т.е. царицей разума, где господствуют законы мудрости и гармонии.

В.И. Вернадский считал, что ноосфера – это такое состояние биосферы, в котором должны проявиться разум и направленный им труд человека как новая, небывалая на планете, геологическая сила. Очевидно, что ноосфера в пространстве значительной мерой пересекается с биосферой, но не тождественна ей. Темпы развития ноосферы несравненно выше, чем темпы изменений биосферы.

Жизнь на Земле непосредственно зависит от ряда космических факторов, главным (однако далеко не единственным) из которых всегда считалось излучение Солнца. Понимание преобразующего влияния жизни на одно из космических тел – планету Земля – и непосредственная связь земной жизни с космическими факторами позволили В.И. Вернадскому высказать свой всемирно известный тезис: жизнь на Земле – явление космическое. По его мнению, зародыши жизни заносятся из космоса на все планеты, которые появляются во Вселенной, а дальше, при благоприятных условиях, разные формы жизни могут эволюционировать, становиться более разнообразными и усовершенствоваться – в зависимости от конкретных условий данной планеты, посылая, в свою очередь, зародыши жизни в космос на все планеты Вселенной.

Объективности ради…

Практически во всех современных учебниках по экологии и геологии (И.А. Шилов, 2001, В.С. Джигерей, 2002 и др.) говорится о том, что к понятию «биосфера» наиболее близко подошёл французский биолог Ж.Б. Ламарк (1802), а сам термин «биосфера» впервые применил австрийский геолог Э.Зюсс (1857).

В книге Г.С. Розенберга «О периодизации в экологии» (1990) в главе «Календарь экологических событий» скурпулёзно проанализировано достаточное количество источников для установления приоритета в этом отношении. По сведениям исследователя, понятие «биосфера» предложил французский учёный Э. Реклю в 1868 г., а переоткрыл понятие «биосфера» (независимо от Э. Реклю) уже упоминавшийся австрийский учёный Э. Зюсс (1875). По данным Г.С. Розенберга, понятие «ноосфера» как «духовный пласт жизни» в 1927 г. предложил учёный Э.Леруа (Франция) (аналогичная трактовка принята П. Тейяром де Шарденом в 1930 г.). В.И. Вернадский (1944) в статье «Несколько слов о ноосфере» дал следующее материалистическое толкование этого понятия: «Биосфера XX столетия превращается в ноосферу, создаваемую прежде всего ростом науки, научного понимания и основанного на ней социального труда человека».

Принципиальные положения учения В.И. Вернадского о биосфере органически сочетают подходы его предшественников. С одной стороны, он рассматривает биосферу как оболочку Земли, в которой существует жизнь. В этом плане В.И. Вернадский различает газовую (атмосфера), водную (гидросфера) и каменную (литосфера) оболочки земного шара как составляющие биосферы, области распространения жизни. С другой стороны, В.И. Вернадский подчёркивал, что биосфера – не просто пространство, в котором обитают живые организмы; её состав определяет деятельность живых организмов, представляет собой результат их совокупной химической активности в настоящем и прошлом.

Таким образом, предшественники теории биосферы и понимание взаимосвязи многих процессов во внешних оболочках Земли были уже в работах предшественников. Однако такую целостную и завершённую систему представлений о «космизме жизни» В.И. Вернадский сформулировал в своих трудах впервые в истории человечества.

Новые сведения о строении биосферы

Живые существа (растения, животные, микроорганизмы) существуют на поверхности Земли, в её атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы, в целом составляя плёнку жизни (сферу) на нашей планете. Какие же параметры существования «выбрали» для себя живые существа, включая и нас - не только как Homo sapiens, разумных существ, но и как Homo faber - творцов, созидателей?

Верхняя граница биосферы достигает 85 км над поверхностью Земли. На таких высотах (в стратосфере) учёные выявили споры микроорганизмов. Нижняя граница биосферы простирается до глубин литосферы, где температура составляет 100 °С (на молодых складчатых участках это приблизительно 1,5 – 2 километра, на кристаллических щитах – 7- 8 км).

Верхняя граница биосферы, по В.И. Вернадскому, является лучистой, а нижняя – термической. Лучистая граница обусловлена наличием жёсткого коротковолнового излучения, от которого жизнь на Земле защищает озоновый слой, термическая – наличием высоких температур и находится на суше в среднем на глубине 3 - 3,5 км от земной поверхности. Таким образом, общая толщина этой земной оболочки должна бы составлять несколько десятков километров (см. табл.).

Таблица

Схема расположения биосферы среди других геосфер по Ф.А. Шипунову (скорректировано нами)

Свободная Атмосфера			1.Электромагнитное поле Земли. Физический вакуум от 1000 до 500 км частично перекрывается электромагнитным полем Солнца
			2. Ионосфера (500 - 100 км)
		+50	3. Стратосфера (100 - 15 км). Газ частично ионизированный
		+40
		+30
	Биосфера	+20	4. Тропосфера от 15 до 0 км. Газ, водяной пар 5а. Геохоры* с наземной жизнью 0-1,3 км
		+10
Сфера натяжения (Астеносфера)		0
		-10	5б. Сфера подземной жизни с подземной тропосферой 0-1,3 км			5а. Гидросфера с подводной тропосферой. Тихий океан		Миро-вой океан
	Земная кора геологов	-20	Остатки былых биосфер	6.Стратосфера. Наибольшая глубина– 8,5 км
		-30		7а верх-няя	Метаморфи-ческая геосфера
		-40		7б ниж-няя
		-50		8.Гранитная оболочка
		-60		9. Тяжёлая гранитная оболочка. Максимум планетной температуры. С глубиной температура понижается. Общая мощность до 1500 км
				10. Пластичная глубинно-планетная алюмоферросиликатная оболочка
				11. Гипотетически тяжёлое металлическое ядро (до 6370 км)

*Геохора – морфологическая единица ландшафта. Оставшиеся в схеме-строении незаполненные клетки предполагают нахождение в них новых, не открытых доселе современной наукой элементов биосферы.

Интересные обобщения по поводу параметров биосферы приводит

Ф.Я. Шипунов (1980). По его данным, наибольшую толщину биосфера имеет на тропических широтах – 22 км, наименьшую – на полярных – 12 км. Приблизительная масса биосферы составляет 3·10²⁴ г, а объём - 10·10²⁴ см³, в том числе литосферы – 0,6·10²⁴ см³, гидросферы – 1,4·10²⁴ см³ и тропосферы - 8·10²⁴ см³. Приблизительная масса биосферы составляет 0,05 % массы Земли, а объём – 0,4 % объёма Земли, включая атмосферу толщиной 2000 км от уровня геоида.

Ранее предполагалось, что земная атмосфера кончается на высотах порядка 2000 – 3000 км. Наблюдения с помощью ракет и спутников показали, что водород, ускользающий из экзосферы (атмосферные слои выше 800 – 1000 км), образуют так называемую земную корону, простирающуюся более чем на 20 000 км.

И если живое вещество формирует для себя наиболее благоприятную среду существования и развития – биосферу, то, последняя преобразовывает свою планетную среду таким образом и в таких размерах, чтобы иметь максимальную устойчивость своей структурной организации. Поэтому биосферу следует рассматривать не только как область развития живого вещества на Земле, но и как сферу, которая трансформирует своё близкое окружение в неотъемлемую от неё экологически планетарную среду.

Таким образом, границы биосферы – от высот атмосферы, где царят холод и низкое давление, до глубин океана, где давление достигает 12 тыс. атм. Это стало возможным потому, что пределы толерантности температур у различных организмов – от абсолютного нуля до 180 °С, а некоторые бактерии могут существовать в вакууме.

Широк диапазон химических условий среды для ряда организмов – от жизни в уксусе до жизни под действием ионизирующей радиации (бактерии в котлах ядерных реакторов). По образному выражению современных учёных-экологов, среду существования живых организмов на Земле называют биосферой (сферой жизни). Всё живое в биосфере образует живое вещество. Живые организмы играют очень важную роль в геологических процессах, формирующих Землю.

Несколько фактов и цифр из «жизни» биосферы

Всю совокупность живых организмов учёный обозначил термином «живое вещество», противопоставляя его «косному веществу», к которому относил все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Третья категория вещества в биосфере, по В.И. Вернадскому, это «биокосное вещество». Сюда он причислял комплекс взаимодействующих живого и косного веществ (океанические воды, нефть и т.п.; важнейшее значение как биокосное вещество имеет почва). Наконец, существует «биогенное вещество» - геологические породы, созданные деятельностью живого вещества (известняки, каменный уголь и т.п.). Владимир Иванович считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер (см. табл. ).

Фундаментальным отличием живого вещества от косного является охваченность его эволюционным процессом, непрерывно создающим новые формы живых существ. По образному выражению В.И. Вернадского, жизнь – это живое вещество, охваченное огнём. На суше ежегодно образуется 5·3·10¹⁰ т биомассы, синтезируемой зелёными растениями за счёт СО₂, атмосферы, солнечной энергии, воды и минеральных соединений, поступающих из почвы. Многообразие форм жизни и их многофункциональность создают основу устойчивого круговорота веществ и канализированных потоков энергии. В этом специфика и залог устойчивости биосферы как уникальной оболочки земного шара. Таким образом, совокупная деятельность всех форм жизни активно преобразует свойства основных средств жизни, соответствующих газовой, каменной и жидкой геологическим оболочкам земного шара. Равным образом и общие свойства биосферы в целом оказываются в значительной степени созданными живым веществом и благоприятствующими его развитию и функционированию. По меткому выражению академика В.И. Вернадского: «Живое вещество само создаёт себе область жизни».

Несколько позднее (1934), после выхода основного труда о биосфере, (1926), учёный дал более лаконичное определение биосферы: «Биосфера представляет собой оболочку жизни – область существования живого вещества». Таким образом, биосфера представляет собой одну из геологических оболочек земного шара, глобальную систему Земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов – живого вещества.

В.И. Вернадский неоднократно подчёркивал, что человечество входит в эту систему как её составная часть: «Человечество как живое вещество непрерывно связано с материально-энергетическими процессами определённой геологической оболочки Земли – с её биосферой. Оно уже не может физически быть от неё независимым ни на одну минуту».

Биосфера как арена жизни

Активная деятельность живых организмов охватывает относительно небольшой слой поверхностных оболочек нашей планеты. Его границы определяются комплексом условий, допускающих устойчивое существование сообществ живых организмов. Как уже отмечено, в состав биосферы входят нижняя часть атмосферы, гидросфера и поверхностные слои литосферы, преимущественно подвергшаяся выветриванию с участием живых организмов её часть – почва (педосфера, или эдафосфера).

Каждая из этих геологических оболочек планеты имеет свои специфические свойства, которые определяют не только набор форм живых организмов, обитающих в данной части биосферы, но и их основные морфофизиологические особенности, формируя своим влиянием принципиальные пути эволюции и становление фундаментальных черт жизненных форм наземных, водных и почвенных организмов. Таким образом, воздушная, водная и почвенные оболочки земного шара представляют собой не просто пространство, заполненное жизнью, но и выступают как основные среды жизни, активно формирующие её состав и биологические свойства.

Вернадский одним из первых понял большое преобразующее влияние живых организмов на все три внешние оболочки Земли в планетарном масштабе, тесное взаимодействие и взаимозависимость всех форм жизни.

На основе работ В.И. Вернадского и его последователей используется определение биосферы как общепланетарной оболочки, в состав которой входят нижние слои атмосферы, гидросфера и верхние слои литосферы. Её состав и строение обусловлены современной и минувшей жизнедеятельностью всей совокупности живых организмов. Она является последствием взаимодействия живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней большого количества энергии. Это термодинамическая открытая, самоорганизованная, динамически уравновешенная, устойчивая, мозаичная (досимметрическая), глобальная система.

В наше время об экологии знают все. И при этом почти каждый человек понимает это слово по-своему. В подавляющем большинстве случаев под экологией подразумевают негативные последствия воздействия человека на окружающую его среду. Однако стоит прислушаться к предостережению ведущих экологов современности. Вот что говорит акад. И.А. Шилов: «Переэксплуатация природных ресурсов, различные формы загрязнения воды и воздуха рассматриваются с позиций их отрицательного влияния на здоровье человека и условия его жизни. Такой антропоцентрический подход к экологии оправдан в современных условиях кризисного состояния биосферы; ликвидация вредных для человека последствий неправильного ведения хозяйства – важная задача сегодняшнего дня»

Это обстоятельство и побудило автора статьи сделать попытку поделиться своими размышлениями о роли человека в биосфере, вернее, его месте в ней.

Сложные взаимоотношения, поддерживающие устойчивый круговорот веществ, а с ним и существование жизни как глобального явления нашей планеты, сформировалось на протяжении длительной геологической истории Земли. В течение практически всего одного столетия стремительный прогресс науки и техники привёл к тому, что по масштабам влияния на биосферные процессы деятельность человечества стала сопоставимой с естественными факторами, определявшими развитие биосферы на протяжении предыдущей её истории.

В наши дни вступает в силу разработанная академиком В.И. Вернадским концепция ноосферы – сферы ведущего значения человеческого разума. Владимир Иванович Вернадский особенно выделяет преобразующее влияние на Землю одной из форм жизни – человека – через его разумную деятельность и предвидит быстрый рост глубины и масштаба этого влияния. Природные объекты, которые уже познали влияние человеческой деятельности, он относит к «ноосфере», т.е. к «сфере разума» и предвидит, что ноосфера будет быстро развиваться, охватывая всё большую часть Земли – от глубоких её недр до наивысших слоёв атмосферы: «Человечество, взятое в целом, становится могучей геологической силой. И перед ним, перед его мыслью и трудом встаёт вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».

Мысль о роли человечества, на базе научных знаний преобразующего биосферу на благо каждого человека, не оставляла В.И. Вернадского весь последний период его жизни: «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».К сожалению, концепция В.И. Вернадского о человеческом разуме как ведущей силе преобразования биосферы пока оправдалась лишь частично. Действительно, прогресс разума в виде научных, технических и технологических достижений дал в руки человека силы, достаточные для изменения биосферных процессов, извлечения непосредственной пользы из ресурсов биосферы. Того же разума не хватило, чтобы эксплуатировать эти ресурсы, не входя в противоречие с естественными законами существования биосферы как единого целого. В результате современное человечество, обладая огромными возможностями, реализует их (притом не всегда это понимая) против собственных интересов, нарушая сложившиеся за многие миллионы лет эволюции взаимоотношения, поддерживающие устойчивость биосферы.

Природе так же нужна деструкция. Биологическая

Характер и масштабы влияния человека на окружающую его среду определяются двойственностью его положения в биосфере. С одной стороны, человек – биологический объект, входящий в общую систему круговорота и необходимо связанный со средой сложной системой трофических и энергетических взаимодействий и адаптаций. В этой системе связей человек как вид занимает нишу гетеротрофного консумента-полифага с аэробным типом обмена. С другой стороны, человечество представляет собой высокоразвитую социальную систему, которая предъявляет к среде широкий круг небиологических требований, вызванных техническими, бытовыми, культурными потребностями и прогрессивно возрастающих по мере развития науки, техники и культуры. В результате масштабы использования естественных (и прежде всего биологических) ресурсов существенно превышают чисто биологические потребности человека. В связи с этим возникает ситуация переэксплуатации биологических ресурсов, нарушаются естественные трофические связи, возрастает доля органического вещества, не возвращаемого в круговорот.

Социально-технические потребности человека связаны с отчуждением из окружающей природы веществ, которые не входят в биогенный круговорот и, соответственно, не возвращаются в исходное состояние и не возобновляются. Так возникает проблема невозобновимых ресурсов. В свою очередь, многие продукты технологической переработки биогенных и абиогенных веществ так же не включаются в круговорот: не имея специфических биологических деструкторов, они не разлагаются, а накапливаются как загрязнители биосферы. Таким образом, в принципе загрязнение биосферы – прямое следствие современных способов хозяйствования. Токсичность многих продуктов, выводимых в окружающую среду, нарушает структуру и функции естественных биологических систем, т.е. в конечном итоге нарушает биологические условия жизни человека.

Как же разумнее использовать разум человека…

По словам Н.Н. Назарука (2000) и И.А. Шилова (2001), наступает кризисная ситуация: человечество как социальная система функционирует намного шире, чем как биологическая, нарушая сбалансированный в процессе эволюции биологический круговорот. В результате неизбежно ухудшается качество среды. Выход видится в использовании разума человечества (в виде сумм знаний и технологических разработок) не только для эксплуатации естественных ресурсов, но и для их сохранения и умножения. Сложившаяся ситуация не может быть изменена естественными эволюционно сформировавшимися системами регуляции на разных уровнях организации живой материи. Решение проблемы предусматривает активное регулирующее вмешательство человека в биосферные процессы, вплоть до направленного контроля численности и биологической активности экономически значимых видов и формирования искусственных экосистем с заданными свойствами. В основе решения этой задачи должны лежать глубокие знания естественных законов формирования и функционирования биологических систем различного ранга.

Два аспекта – две составные части проблемы биосферы и ноосферы

В подходе к проблемам биосферы и ноосферы намечаются два аспекта. Первый связан с изучением механизмов влияния антропогенных воздействий на биологические системы, адаптивных реакций последних на воздействия, диапазонов приспособляемости биологических систем к отдельным факторам и их комплексам. Полученные данные открывают возможность разработки параметров оценки состояния систем, а также нормативов хозяйственной нагрузки.Второй аспект исследований связан с тем, что даже в отсутствие прямых воздействий на природные системы человечество всей своей повседневной деятельностью меняет условия их существования. Изменение ландшафтов, режима воды, непредумышленный вывоз многих видов за пределы естественных ареалов ведут к перестройке состава и структуры экосистем.

Решение этих задач на уровне биосферы в целом выходит за рамки чисто биологических проблем. В ноосфере действует сложный комплекс факторов, включающий технологические, экономические, политические, юридические, моральные и иные социальные аспекты и порождающий новые подходы к динамике природных комплексов. Но в основе биосферных процессов и в этих новых условиях по-прежнему остаются биологические законы поддержания жизни как планетарного явления. Эта идея начинает проникать в сознание людей. Принцип биологического императива, по словам Т. Сутта (1988), основывающийся на понимании того, что выживание человека возможно лишь при сохранении жизни на Земле, приобретает всё больше последователей. Это даёт надежду на то, что на базе познания фундаментальных экологических закономерностей, с использованием современных научных и технических достижений, удастся сконструировать систему гармонического взаимодействия человека с живой природой.

РЕАЛІЗАЦІЯ ОРГУСЬКОЇ КОНВЕНЦІЇ – УМОВА РОЗВИТКУ ДЕМОКРАТІЇ У СФЕРІ ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА, СОЦІАЛЬНО-ПОЛІТИЧНОЇ ДЕМОКРАТІЇ У ЦІЛОМУ

Матеріали науково-практичної конференції

ПРОГРАМА

НАУКОВО-ПРАКТИЧНОЇ КОНФЕРЕНЦІЇ

«Реалізація Оргуської конвенції – умова розвитку демократії у сфері охорони навколишнього природного середовища, соціально-політичної демократії у цілому»

( У рамках Європейського тижня місцевої демократії в Україні)