2.5.3. Геохимическое учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере
Второй принцип выделения оболочек Земли введен в науку Вернадским. Это особый геохимический принцип. Он основан на представлении
- том, что отдельная оболочка планеты состоит из ряда геосфер. Так, биосфера, по Вернадскому, является оболочкой планеты и состоит из совокупности трех геосфер — тропосферы (нижней воздушной геосферы), гидросферы и части стратисферы. Жизнь существует только в биосфере и пронизывает все ее содержание. Живые организмы Вернадский рассматривает с точки зрения их химического содержания. Он вводит новое понятие «живое вещество» и пишет, что «живое вещество является одной из форм нахождения химических элементов»[209]. Это живое вещество выступает как особая геологическая (земная) сила, которая существенно влияет на химический состав геосфер, входящих в биосферу, и на миграцию химических элементов. «Вихрь атомов, — по образному выражению ученого, — входящих и выходящих из живого организма, устанавливается определен-
- юй организованностью среды жизни, геологически определенным механизмом планеты — биосферы»[210]. Нельзя изучать живой организм, отделяя его от окружающей среды. «Грандиозные проявления живых организмов, — пишет Вернадский, — находящихся в очевидной связи с окружающей средой — их дыхание и их питание, — продолжали изучаться и изучены вне их влияния на окружающую среду, из которой организмы при их посредстве добывают химические элементы и их ей возвращают».
Так, Вернадский указывает на то, что кислород атмосферы — вторичного происхождения. Кислород есть создание жизни и составляет больше, чем пятую часть массы тропосферы. «Но больше того, — продолжает он, — совершенно аналогичное явление наблюдается и для свободного азота тропосферы, и будет правильным заключить — и это в дальнейшем учитывать, — что земная газовая оболочка, наш воздух, есть создание жизни»[211]. Также жизнь влияет на химический состав гидросферы. Осадки вымывают различные вещества из почвы (из почвенного биоценоза, по Вернадскому), j и посредством рек они попадают в море и меняют его солевой состав. Орга- S нические осадки стратисферы и горные породы верхних частей литосферы' (метаморфизованные органические осадки) также по своему происхождению обязаны живым организмам. Это область действия былых биосфер.
Следует отметить, что собственное содержание геосфер, только им присущие объекты не создаются этими геохимическими процессами. Так, например, воздушные массы, облака и облачные системы тропосферы, с одной стороны, и реки, озера, моря, океаны, покровные оледенения и ледники гидросферы — с другой, возникают и существуют только на основе географического тепловлагообмена между гидросферой и тропосферой.
Сами живые организмы неравномерно распределены в пределах биосферы. Редкие представители живого иногда достигают озонового экрана.
Стратосфера и тропосфера в основном безжизненны. «И лишь тонкий слой атмосферы, — пишет Вернадский, — исчисляемый десятками метров, обычно много меньше ста метров, может считаться переполненным жизнью». Он также считает, что «огромное влияние живого вещества на историю атмосферы связано не с непосредственным его нахождением в газовой среде, но с газовым его обменом — с созданием им новых газов, выделяемых в атмосферу, и с их поглощением из атмосферы»[212]. Между биосферой и явлениями жизни, которые в ней находятся, существует теснейшая связь. Более того, как отмечает Вернадский, явления жизни — это части механизма биосферы, и те функции, которые выполняет живое вещество, существенным образом отражаются на характере и строении живых существ.
Мы видим, что жизнь как бы пронизывает своей деятельностью все геосферы биологической оболочки, влияет на их химический состав. Живое вещество также влияет на миграцию химических элементов в биосфере. Так, Вернадский приводит поражающий воображение пример с ежегодным і юреселением саранчи в районе Красного моря с берегов Северной Африки в Аравию. Английский натуралист доктор Карутерс, наблюдавший это пиление, определил размеры и вес одной из туч саранчи. Объем равнялся 5967,3 км3, а вес составлял 4,4х107 т, что равно количеству меди, цинка и свинца, изготовленных человечеством в течение целого столетия. «Эта туча саранчи, — пишет Вернадский, — выраженная в химических элементах и в метрических тоннах, может считаться аналогичной горной породе или, вернее, движущейся горной породе, одаренной свободной энергией»^.
Следовательно, влияние жизни на геосферы, входящие в состав биосферы, прежде всего заключается в том, что жизнь воздействует на их химический состав, а также и на миграцию химических элементов в пределах биосферы. Меняя химический состав геосфер, входящих в содержание биосферы, жизнь создает и совершенствует условия своего существования. Так, необходимый для создания озонового экрана кислород образуется в биосфере только биохимическим путем.
«Озоновый экран, — отмечает Вернадский, — определяет только верхнюю границу возможной жизни»[213].Совокупность всех живых организмов планеты, по Вернадскому, образует живую природу. Однородное живое вещество он отождествляет с минералами или простыми горными породами. Так, господствующий вид в данной местности или движущиеся стада животных одной породы — примеры однородного живого вещества. А стада животных различных пород и бесконечно разнообразные биоценозы — примеры живых горных пород. Массы живого вещества ученый предлагает рассматривать как неотъемлемую и неотделимую часть механизма земной коры.
Биосфера, как считает Вернадский, состоит из семи «глубоко различных частей». Во-первых, из живого вещества как совокупности живых организмов. Во-вторых, из биогенного вещества, создаваемого и перерабатываемого живыми организмами (каменный уголь, битум, известняки, нефть и т.д.). В-третьих, включает косное вещество (твердое, жидкое и газообразное), в образовании которого живое вещество не участвует. В-четвертых, биокосное вещество, которое создается одновременно и живыми организмами и косными процессами. Таковы, по Вернадскому, вся океаническая вода и почти вся другая вода биосферы, нефть, почва, кора выветривания и т.д. В-пятых, это вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Таковы химические элементы сложного изотопного состава, пронизывающего все вещество биосферы. В-шестых, это рассеянные атомы, которые непрерывно образуются из земного вещества под влиянием космических излучений. В-седьмых, это вещество космического происхождения: атомы и молекулы, входя- щие в ионосферы из электромагнитного поля Солнца, и космическая: пыль, болиды и метеориты, непрерывно попадающие в биосферу. В этой сложной по составу оболочке планеты ведущая роль принадлежит живым организмам. «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей»[214].
Верхняя и нижняя границы биосферы обусловлены физическими и химическими характеристиками среды, в которой еще могут существо- 3 вать явления жизни.
На суше, по Вернадскому, биосфера едва ли про-1 стирается глубже 3—4 км, а в океане (гидросфера), который весь про-| никнут живым веществом и есть биокосное тело, средняя ее глубина J достигает 3,8 км. Возможно, как добавляет он, и более глубокое проник- ? новение жизни, ведь глубина океана достигает 10 800 м. Верхняя грани- ; ца биосферы определяется по верхнему уровню тропосферы или началу стратосферы, где физические и химические условия непригодны для проявления жизни.Новой и последней стадией развития биосферы является, по Вернадскому, ноосфера. Понятие «ноосфера» было введено в литературу французскими учеными математиком и философом Э. Леруа и геологом и палеонтологом Тейяром де Шарденом в 1927 г. Они слушали лекции Вернадского о биосфере в 1922/23 г. в Сорбонне. Вернадский, видимо, ошибается, считая, что они восприняли его биогеохимическое понимание биосферы и на этом основании ввели представление о ноосфере как новом этапе развития биосферы. Но в работах Леруа и Тейяра де Шарде- на биосфера скорее понимается в духе Зюсса как совокупность живых организмов. Биосфера, как пишет Тейяр де Шарден в работе «Феномен человека», это «живая пленка, образованная растительным и животным войлоком земного шара». Биосфера возникает после и над оболочками планеты, которые выделял Зюсс: металлическая барисфера, каменистая литосфера, поверх которой, в свою очередь, находятся текучие оболочки гидросферы и атмосферы[215].
Над биосферой возникает новая земная оболочка — ноосфера. Тейяр де Шарден пишет о ноосфере: «Столь же обширная, но, как мы увидим, значительно более цельная, чем все предшествующие покровы, она действительно новый покров, "мыслящий пласт", который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается с тех пор над миром растений и животных — вне биосферы и над ней»[216]. Леруа также понимает ноосферу как новую оболочку, которая возникает после биосферы и над ней. В развитии Земли эти авторы выделяют три основных этапа: пред- жизнь — формирование литосферы, жизнь — образование биосферы, ноосфера — возникновение мыслящего человека, общества.
Вернадский в понятие «ноосфера» вкладывает иной, геохимический смысл, что соответствует его геохимическому принципу выделения биосферы.
Во-первых, ноосфера возникает не над биосферой, как у Jlepya и 'Гейяра де Шардена, а внутри биосферы. И, во-вторых, ноосфера — это высшая стадия развития биосферы, так как последняя полностью переходит в ноосферу.Таким образом, нельзя отождествлять два совершенно разных подхода к выделению оболочек планеты: «естественно-научный» по Зюссу, и «биогеохимический» по Вернадскому.
«Ноосфера, — пишет Вернадский, — 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, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше»[217]. Вернадский отмечает, что человек в настоящее время производит резкое изменение всей флоры и фауны. Одни виды он уничтожает в большом количестве, другие виды создает сам. С развитием земледелия формируется новый облик планеты, и помимо воли человека происходит изменение диких видов животных и растительных организмов, которые приспосабливаются к новым условиям жизни в измененной культурой биосфере. Человек вырабатывает миллиарды тонн самородного железа, которое является минералогической редкостью, и производит никогда не существовавший на нашей планете самородный алюминий, создает почти бесчисленное множество искусственных химических соединений. «Лик планеты — биосфера — химически резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно. Меняется человеком физически и химически воздушная оболочка суши, все ее природные воды. В результате роста человеческой культуры в XX в. все более резко стали меняться (химически и биологически) прибрежные моря и части океана»[218].
Человек, по оценке Вернадского, является таким мощным геологическим фактором, что по возможным последствиям превосходит некоторые тектонические перемещения. Человек в широких масштабах переделывает биосферу с помощью науки и техники. В этой связи Вернадский высказывает некоторые мысли, которые перекликаются с острыми экологическими проблемами современности. Он советует действовать так, чтобы сохранить богатства природы для последующих поколений.