Лекция 5 Биосфера

Понятие биосфера вошло в науку до некоторой степени случайно. В 1802 году франц. ученый Ж.Б.Ламарк, не употребляя термина «биосфера», отметил планетарную роль жизни в формировании земной коры как в настоящее время, так и в прошлые этапы истории планеты. Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов. Однако сам термин «биосфера» был введен в 1875 году австр. ученым Эдуардом Зюссом. Он рассматривал биосферу как пространство, заполненное жизнью. Однако задолго до этого под другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы", "живая оболочка Земли" и т.п., содержание этого термина рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

Поэтому на рубеже 19 – 20 вв. в науку все шире проникают идеи целостного подхода к изучению природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.

Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на абиотические, или физические, условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Все эти примеры свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникала задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход мог дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945).

Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945) – великий русский ученый – геохимик, радиогеолог, минеролог. Родился в Санкт-Петербурге. В 1885 г. Окончил Петербургский университет, с 1898 г. – был профессором Московского университета. Он был одним из организаторов и председатель Комиссии по изучению естественных производительных сил России при Академии наук. Научные интересы В.И.Вернадского чрезвычайно широки. Будучи основоположником геохимии, он провел первые исследования закономерностей строения и состава взаимодействующих элементов и структур земной коры, гидросферы и атмосферы. Исследовал миграцию химических элементов в литосфере и роль радиоактивных элементов в её эволюции.

В 1923 г. им была сформулирована теория о ведущей роли живых организмов в геохимических процессах; в 1926 – концепция и определение биосферы и живого вещества; создано учение, согласно которому живое вещество, трансформируя солнечное излучение вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот – центральная концепция биогеохимии. Ряд трудов В.И.Вернадского посвящен философским проблемам естествознания и истории науки. Тем не менее, одним из его наиболее значимых и важных трудов является учение о биосфере, которое было разработано также в 1926 году. Это учение представляет собой целостное фундаментальное учение, тесно связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле и способствует изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

С одной стороны, он рассматривает биосферу как оболочку Земли, в которой существует жизнь. В этом плане Вернадский различает атмосферу, гидросферу и литосферу как составляющие биосферы, области распространения жизни. С другой стороны, Вернадский подчеркивал, что биосфера – это не просто пространство, в котором обитают живые организмы; её состав определяется деятельностью живых организмов, представляет собой результат их совокупной химической активности в настоящем и в прошлом.

Биосфера (по В.И.Вернадскому) – общепланетарная оболочка, охватывающая толщу тропосферы, гидросферы, осадочных и гранитных пород литосферы в ходе всей геологической эпохи.

Границы биосферы:

1 - нижняя часть атмосферы – тропосфера (до высоты 25-30 км, до озонового слоя),

2 - практически вся гидросфера (реки, моря и океаны) по нижней границе осадочных пород,

3 - верхняя часть земной коры – литосферу – до наибольшей глубины залегания богенных полезных ископаемых (3 км).

Толщина биосферы 40-50 км.

Важнейшим компонентом биосферы (типы вещества в биосфере по Вернадскому) являются:

1 – живое вещество (растения, животные и микроорганизмы).

2 – биогенное вещество (продукты, созданные живыми организмами на протяжении геологической эпохи – известняк, мел, раковины).

3 – косное вещество все геологические образования, не входившие в состав живых организмов и не созданные ими (магматические горные породы).

4 – биокосное вещество (продукт синтеза живого и неживого, т.е. полезные ископаемые, почва).

В наши дни вступает в силу разработанная В.И.Вернадским концепция ноосферы – сферы ведущего значения человеческого разума. Сам термин «ноосфера» возник в 1926 г. в Париже во время обсуждения доклада В.И. Вернадского, где он излагал концепцию развития биосферы. Этот термин был предложен французским исследователем Э. Леруа, однако однозначного его толкования нет.

Ноосфера – это новое, эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. «Ноосфера – последнее из многих состояний эволюции биосферы в геологической истории – состояние наших дней….Сейчас мы переживаем новое геологическое эволюционное состояние биосферы, то есть мы входим в ноосферу». Он показал, что факторами последней перестройки биосферы являются научная мысль и коллективный труд человечества, давно уже ставшего мощной геологической силой.

Труды В.И. Вернадского позволяют более обоснованно ответить на вопрос, что такое «ноосфера», поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для ее становления и существования.

Условия, необходимые для становления и существования ноосферы:

1. Заселение человеком всей планеты.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами - в настоящее время существует достаточно много средств связи – радио, телевидение, электронная почта, сеть «Интернет», сотовая связь и др.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми государствами Земли - это условие можно считать если не выполненным, то выполняющимся, так возникшая после второй мировой войны Организация Объединенных наций (ООН) оказалась гораздо более устойчивой и действенной, чем Лига наций, существовавшая в Женеве с 1919 г. по 1946 г.

4. Преобладание геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере - человеческая деятельность изменила состав речных и морских вод, влияет на сохранность озонового слоя Земли, поэтому человечество можно считать мощным геологическим фактором.

5. Расширение границ биосферы и выход человека в космос - в работах последнего десятилетия жизни В.И. Вернадский не считал границы биосферы постоянными. Он подчеркивал расширение их в прошлом как итог выхода живого вещества на сушу, появления высокоствольной растительности, летающих насекомых, а позднее летающих ящеров и птиц. В процессе перехода в ноосферу границы биосферы должны расширяться, а человек должен выйти в космос, что мы и наблюдаем в настоящее время.

6. Открытие новых источников энергии - в данное время используется в мирных целях энергия атомного распада, а также проводятся исследования по получению энергии управляемого термоядерного синтеза, для чего применяются атомы легких химических элементов – водорода и гелия.

7. Равенство людей всех рас и религий - это условие если не достигнуто, то, во всяком случае, достигается. Решительным шагом для установления равенства людей различных рас и вероисповеданий было разрушение в конце прошлого века колониальных империй.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9. Свобода научной мысли и научного поиска от давления религиозных, философских и политических настроений и создание в общественном и государственном строе условий, благоприятных для свободной и научной мысли.

10. Подъем благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания, голода, нищеты и ослабление влияния болезней.

11. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.

12. Исключение войн из жизни общества - это условие В.И. Вернадский считал чрезвычайно важным для создания и существования ноосферы. Но оно не выполнено и пока неясно, может ли быть выполнено. Мировое сообщество стремится не допустить мировой войны, хотя локальные войны еще уносят многие жизни.

Таким образом, мы видим, что в настоящее время соблюдаются почти все условия, на которые указывал В.И.Вернадский для того, чтобы отличить ноосферу от существовавших ранее состояний биосферы. Однако процесс образования ноосферы постепенный, и, вероятно, никогда нельзя будет точно указать год или даже десятилетие, с которого переход биосферы в ноосферу можно будет считать завершенным.