II. Биосфера

2.1. Основные понятия и определения

Вернадский и биосфера. Впервые термин «биосфера» ввел в своей работе величайший французский натуралист и мыслитель Жан-Батист Ламарк (1802), изучавший ботанику, зоологию и геологию. В его научных трудах термин «биосфера» обозначал область жизни и влияния живых организмов на процессы, происходящие на Земле. Однако дифференциация наук о природе, происходившая быстрыми темпами в ХVIII в., привела к тому, что на долгие годы было забыто об исследованиях важных для наук о природе процессов взаимодействия сообществ живых организмов и косных (неживых) оболочек Земли. И только в 1875 г. австрийский геолог Эдуард Зюсс обратил внимание на место живого в строении и развитии земной коры и вновь после Ламарка ввел в науку термин «биосфера», рассуждая об оболочке Земли в своей книге о происхождении Альп. Затем снова на несколько десятилетий этот термин был предан забвению. Новую (уже третью) жизнь термину «биосфера» дал выдающийся российский (советский) ученый-геолог В.И. Вернадский (1863 – 1945), создавший в 20-х годах ХХ века современное учение о биосфере (1926). Возможно поэтому введение термина «биосфера» в научный обиход часто приписывается именно Вернадскому.

Изучая историю минералов и миграцию химических элементов в земной коре, Вернадский выявляет грандиозную роль живого вещества в геохимических процессах на нашей планете. Для изучения роли живого вещества в эволюции биосферы ему потребовались знания биологии, геологии, химии, и на их основе сформировалась новая наука – биогеохимия. Об исключительной роли живого вещества в биосфере Вернадский пишет в «Очерках геохимии», опубликованных в 1924 г. в Париже и в 1927 г. в Ленинграде. В 1926 г. выходит его книга «Биосфера», изложенное в которой представление биосферы как «тонкой пленки жизни», «живой оболочки» Земли оказалось как нельзя более своевременным, хотя и несколько опередившим время. Должного внимания учению Вернадского о биосфере сначала не было оказано. Однако изучение последствий радиоактивного и химического загрязнения атмосферы, гидросферы и почв после второй мировой войны заставило ученых и политиков обратиться к учению Вернадского о биосфере, которое получило широкое распространение в западных странах, а затем и во всем мире.

В последние годы жизни Владимир Иванович Вернадский писал в дневнике: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится 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».

Понятие ноосферы (от греч. «ноос» – разум) также имеет свою историю. Считается, что оно было введено в 1927г. французскими учеными Е. Ле Руа и П. Тейяр де Шарденом. Они понимали под этим термином особую оболочку Земли, рассматриваемую в качестве не коего «мыслящего слоя» над биосферой, в который включается индустриальное общество с языком, религией и прочими атрибутами цивилизации.

Однако решающий вклад в современное понимание ноосферы внес Вернадский в своих работах, относящихся к 30–40-м годам ХХ века, рассматривая ноосферу как новое геологическое явление на Земле, когда человек впервые становится мощной геологической силой. Как и все живое на Земле, он может мыслить и действовать только в области распространения жизни, т.е. в биосфере, с которой он неразрывно связан и из которой выйти не может. Вернадский считал, что на современном этапе эволюции биосферы человек будет вынужден не только исправить возникшие в результате его деятельности нарушения в состоянии природы, но и научиться предотвращать подобные нарушения в будущем.

В настоящее время весьма ощутимые последствия научно-технического прогресса, поставившие под угрозу существование человечества на Земле, привели к необходимости предвидения последствий человеческой деятельности во всех странах с целью сохранения биосферы, т.е. жизни на Земле. Поэтому охрана биосферы постепенно становится заботой всего человечества, живущего на Земле, и как руководителей государств, так и отдельных людей. А для этого каждому из нас надо знать не только строение и законы функционирования биосферы, но и взаимосвязи происходящих в ней процессов и особенно влияние деятельности человеческого общества на возникающие в биосфере изменения. Выдающийся ученый и мыслитель Вернадский был уверен, что знание процессов, происходящих в биосфере, и разумная организация жизни и всей деятельности человечества приведут к созданию ноосферы на нашей планете.

Общая характеристика биосферы. Биосфера (по Вернадскому) – оболочка Земли, включающая как область распространения живого вещества, так и само это вещество. Здесь под живым веществом понимается совокупность всех организмов, населяющих Землю. Понятие биосферы несколько условно, так как кроме естественных мест существования органической жизни, создаются и искусственные (космические корабли, подводные лодки) «островки жизни». Органическая жизнь сосредоточена в трех косных (неживых) географических оболочках – геосферах Земли: литосфера, гидросфера и атмосфера. К биосфере относится и человеческое сообщество с его производством.

Еще со времени Ламарка было известно, что процессы, происходящие в геосферах Земли, оказывают значительное воздействие на структуру и свойства живого вещества биосферы. Но и само живое вещество, как показал В.И. Вернадский, производит существенное преобразование геосфер. Причем с появлением человечества на Земле это преобразующее воздействие многократно возросло и по некоторым оценкам в настоящее время достигло критического уровня.

Общая совокупность живых организмов, выраженная в массе на единицу площади (суши, акватории, дна водоема) или объема (воды, почвы, осадков), принято называть биомассой. Следовательно, понятие «живое вещество» биосферы эквивалентно биомассе всей Земли. По современным оценкам сухая масса живого вещества биосферы, составляющая всего 2-3 трлн. тонн, в тысячу раз меньше массы тропосферы, в десять миллионов раз – массы земной коры и в миллиард раз – массы Земли. Именно ее «ничтожные» размеры длительное время мешали геологам понять исключительную роль жизни на Земле в геологических процессах, на что и обратил внимание Вернадский.

Распределение массы живого вещества (биомассы) в биосфере крайне неравномерно. На океан приходится лишь 3% суммарной биомассы Земли. Однако вследствие значительно более высокой интенсивности жизненных процессов в океане по сравнению с сушей океан ежегодно производит живое вещество, масса которого составляет более четверти от суммарной продукции биосферы Земли, оцениваемой величиной 230 млрд. тонн. Несмотря на удивительно малую величину ежегодно производимой на Земле биомассы, накопленное за миллионы лет в осадочных толщах земной коры захороненное органическое вещество и явилось «фабрикой» таких осадочных полезных ископаемых, как каменные угли, нефть, газ, фосфориты и др.