Границы и историческое развитие биосферы

БИОСФЕРА И МЕСТО В НЕЙ ЧЕЛОВЕКА

Что такое биосфера. Заслуги В. И. Вернадского в развитии учения о биосфере. Даже между резко различными сообществами постоянно происходит обмен живыми организмами, органическими и неорганическими веществами. Например, в озеро падают листья деревьев. Имеющие водных личинок насекомые после метаморфоза покидают озеро и становятся добычей лесных птиц. С водосборного бассейна в озеро поступают растворы биогенных элементов.

Взаимосвязанность разных сообществ, обмен между ними веществом и энергией позволяет рассматривать все живые организмы Земли и среду их обитания как одну очень протяженную и разнообразную экосистему — биосферу.

Термин «биосфера» ввел в 1875 г. геолог Э. Зюсс. Однако широкое распространение этот термин получил лишь после того, как на исходе 20-х годов нашего века было развито учение о биосфере как об особой оболочке нашей планеты. Создатель этого учения — Владимир Иванович Вернадский (1863— 1945) — отечественный биогеохимик, кристаллограф, минералог. Он создал теорию о ведущей роли живых существ в геохимических процессах, явился основателем учения о биосфере и одним из основоположников биогеохимии.

Согласно В. И. Вернадскому, биосфера — те части земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которые на протяжении геологической истории подвергались влиянию живых организмов и несут следы их жизнедеятельности. (Сейчас этот термин часто используют в более узком смысле, понимая под биосферой лишь те участки, где жизнь существует ныне.) В пределах биосферы может быть выделена «пленка жизни» — узкий слой, наиболее густо заселенный организмами, на границе между атмосферой и литосферой и в верхней части водной оболочки.

Биосферу слагают следующие типы веществ:

1. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6·10¹² т (в сухом весе) и составляет менее 10⁻⁶ массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.

2. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

3. Косное вещество — в образовании которого жизнь не участвует; твердое, жидкое и газообразное.

4. Сложные по своей природе биокосные тела. В их состав входят как живые организмы, так и видоизмененное неживое вещество. К биокосным телам, по В. И. Вернадскому, относятся почвы, илы, природные воды. Биокосное вещество создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

5. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

7. Вещество космического происхождения.

Кроме присутствия живых организмов и биокосных тел, важнейшая черта биосферы — наличие биотических круговоротов вещества. В результате способности к преобразованиям энергии и обмену веществ, а также к размножению и расселению живые организмы вызывают биогенную миграцию атомов. За все время существования биосферы атомы большинства элементов, входящих в ее состав, многократно прошли через тела живых организмов. Именно деятельность организмов определяет состав атмосферы, состав и структуру почв, содержание многих веществ в гидросфере. Из тел ископаемых растений и планктонных организмов сформировались залежи каменного угля и нефти.

Благодаря деятельности живых организмов формируются многие осадочные породы. Так, гигантские толщи известняков сложены из скелетов мелких планктонных водорослей — кокколитофорид и раковинок морских корненожек — фораминифер. Другие известняковые породы представляют собой ископаемые коралловые рифы. (Из таких рифов построены многие станции московского метро, например Сокольническая линия, где на отшлифованной поверхности мраморных плит видны скелеты кораллов и других обитателей рифов.) Вследствие деятельности хемоавтотрофных железобактерий и серных бактерий образованы многие месторождения серы, марганцевых и железных руд.

Итак, жизнедеятельность организмов — один из важнейших геологических факторов. Своеобразие этого фактора связано, в первую очередь, с эволюцией. В. И. Вернадский писал: «Благодаря эволюции видов, непрерывно идущей и никогда не прекращающейся, резко меняется отражение живого вещества на окружающей среде... Почвы и реки девона, например, иные, чем третичного времени и нашей эпохи... Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы».

Взгляды В. И. Вернадского на современный этап в развитии биосферы. Главная заслуга В. И. Вернадского состоит в том, что он первым обратил внимание на роль живых организмов как мощного геологического фактора. В XX в. роль геологического фактора приобрела и деятельность человека. Этой особенности современного этапа в развитии биосферы В. И. Вернадский уделял большое внимание. Он подчеркивал, что воздействие человека на остальную биосферу чрезвычайно усилилось после появления науки. В. И. Вернадский считал научную мысль геологической силой и писал о ее действии:

«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 человеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс.

4. Так как среда жизни есть организованная оболочка планеты — биосфера, то вхождение в нее, 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».

В. И. Вернадский рассматривает переход от биосферы к ноосфере («сфере разума») как естественный процесс, поскольку появление человека — результат эволюции биосферы, а появление науки — результат длительной эволюции человека. В то же время он уделяет в своих работах пристальное внимание социальной жизни человечества, ее влиянию на развитие науки и производства.

Еще в 20-е годы В. И. Вернадский сумел увидеть или предугадать многие тенденции, усилившиеся в наши дни. Так, он предвидел возможные последствия уничтожения видового разнообразия, увеличения масштабов земледелия. Учение Вернадского о биосфере и о месте в ней человека — пример блестящего научного обобщения.