КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ
В книге В.И. Вернадского впервые было не только раскрыто содержание понятия «биосфера», но и показано, насколько это понятие важно для понимания сущности фактически всех происходящих на поверхности Земли явлений.
В последующих трудах В.И.
Вернадский обосновал необходимость введения понятия, означающего следующий, более высокий этап развития биосферы. Для этого этапа он предложил название «ноосфера»-, то есть «сфера разума».Учение о биосфере не могло возникнуть раньше, чем в естествознании накопилось достаточное количество данных, свидетельствующих о тесной взаимосвязанности в природе явлений органического и неорганического мира. Идеи развития и взаимосвязанности природных явлений давно пробивали себе дорогу в трудах И. Канта, М.В. Ломоносова, Ж.Б. Ламарка и других ученых.
К началу XX в. накопление фактического материала о взаи-мосвязанности природных явлений достигло той критической величины, когда требовалось лишь наличие субъективного фак-тора для приведения в систему разрозненных по различным об-ластям науки данных и осмысления их в свете объединяющей теоретической концепции, которая охватила бы всю совокуп-ность явлений, происходящих на земной поверхности. Такой личностью стал В.И. Вернадский.
В работах В.И. Вернадского нет универсального, однажды данного понятия биосферы, которого бы ученый придерживался как единственного, но весь ход его рассуждений позволяет счи-тать, что биосфера — это целостная геологическая оболочка Земли, заселенная жизнью и качественно преобразованная ею в направлении формирования и повышения жизнепригодных свойств.
Организмы не просто живут на поверхности планеты, как в некоем обиталище, а тысячами нитей генетически и актуально связаны со своей средой процессами непрекращающегося обмена веществом и энергией.
Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с нею связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.
В результате обменных процессов изменяются не только сами организмы, но и окружающая их абиотическая среда.
Горные породы, воздух, вся поверхность суши под воздействием организмов приобретают новые свойства, становятся биогенными. Это значит, что меняется химический состав компонентов неживой природы, становится иной динамика протекающих в них физических и химических процессов, появляются новые закономерности взаимодействия и развития тел неживой природы, что, в свою очередь, обусловливает новые изменения всей совокупности населяющих ее организмов.Без учения о биосфере невозможно понять многие биологические проблемы, в частности, проблемы возникновения жизни и законов ее развития.
Многочисленные исследования показали, что большинство материалов поверхности нашей планеты — фосфатов, карбонатов, кремнистых и других пород — органогены по своей природе, то есть в их формировании либо непосредственно, либо косвенно участвовали организмы.
Еще более заметно воздействие живого вещества на состояние атмосферы. Современный состав атмосферы создан и поддерживается в основном жизнедеятельностью организмов, а от состава атмосферы зависит взаимодействие земной поверхности с космическими факторами. Несчетное количество организмов на-селяет водную сферу и почву планеты, насыщая их продуктами своей жизнедеятельности, концентрируя в составе своих тел вещества, рассеянные в среде, и качественно меняя таким образом состав и свойства этих оболочек.
В свете учения о биосфере становится возможным понять не только динамику вещественно-энергетических процессов на земной поверхности, но и выделить во всей сложной совокупности ее явлений и факторов определяющий. Им, как полагал В.И. Вернадский, является живое вещество планеты, то есть вся совокупность организмов, населяющих Землю, взятая в их единстве. Такой подход был новым и в корне противоречил общепринятым взглядам в науках о Земле.
Согласно традиционному взгляду, решающая роль в происходящих на планете изменениях отводилась факторам неживой природы. Жизнь рассматривалась как эфемерное поверхностное явление, которое можно не принимать во внимание при сравнении с эффективностью воздействия на лик Земли абиотических факторов.
Главным противоречием биосферы является постоянно идущий процесс синтеза и разрушения органического вещества.
Процессы синтеза и разрушения органического вещества исключают и полагают друг друга в одно и то же время в одном и том же наиболее существенном отношении, а именно в отношении взаимосвязи одних и тех же исходных элементов.
Идея о биосфере возникла на основе осознания глобальной функции организмов на нашей планете.
Новое понятие потребовалось для того, чтобы отразить в теории качественно новое состояние земной поверхности, обусловленное деятельностью живого вещества.Как организм не может быть понят вне единства с неживой природой, так и неживая природа в пределах биосферы не может быть понята достаточно полно без учета воздействия на нее со стороны организмов. По сути дела это общее методологическое требование системного подхода: часть не может быть понята в ее
структурном и функциональном аспектах без соотнесения с другими частями целостной системы. Если живая и неживая природа представляют собой части целостной системы, то они могут быть поняты только путем соотнесения друг с другом и с целым, частями которого они являются.
Вся биосфера представляет собой систему взаимосвязанных обменными процессами биогеоценозов, которые являются очень важными звеньями реализации биологического круговорота ве-щества и энергии в его взаимодействии с геологическим круго-воротом. В биогеоценозах обеспечивается цикличность обменных процессов, их замкнутость. Однако эта цикличность относительна, так как в неживой природе идет непрерывный процесс совершенствования видов в ходе борьбы за существование.
Все компоненты биосферы предстают как закономерно возникшие и необходимым образом связанные друг с другом обменными процессами. Каждый компонент играет определенную и незаменимую для данного состояния роль в поддержании целостного и упорядоченного характера биосферы как системы. Сколько-нибудь существенное изменение любого из компонентов рано или поздно отражается на остальных и обусловливает соответственное их изменение. За счет этого обеспечивается саморегуляция биосферы и закономерный характер ее изменений во времени.
Частями биосферы являются наружный слой литосферы, гидросфера, атмосфера, космические излучения в зоне поверхности Земли, живое вещество планеты и почва. Каждая из них, в свою очередь, состоит из частей меньшего порядка. Например, живое вещество состоит из тесно связанных между собой больших групп организмов: автотрофов, гетеротрофов и хемотрофов.
Исключительная разнородность частей биосферы и придает ей как целому особое своеобразие.
Выделяются следующие нео-днородности биосферы: агрегатная, пространственная, энергетическая, геохимическая, зональная, качественная.Агрегатная неоднородность биосферы состоит в томі, что она представляет собой единственный природный комплекс, в кото-ром тесно взаимодействуют, оставаясь качественно обособлен-ными, три агрегатных состояния — твердое, жидкое и газооб-разное . При постоянном, но неравномерном притоке космичес-ких излучений и особенно энергии Солнца, в условиях электро-
магнитного поля Земли и сферической земной поверхности взаимодействие различных агрегатных состояний вещества приобретает крайне противоречивый характер.
Пространственная неоднородность состоит, во-первых, в неравномерности распределения вещества в биосфере и, во-вто-рых, в структурной неравномерности тел биосферы по причине своеобразного соотношения моментов симметрии и диссиммет- рии. Наибольшее количество массы сосредоточено в наружном слое литосферы и в гидросфере, гораздо меньшее — в составе атмосферы и, наконец, сравнительно незначительное количество вещества входит в состав организмов биосферы.
Энергетическая неоднородность выражается в неравномерном распределении по земной поверхности солнечной энергии, а также в неодинаковом соотношении вещества и энергии в телах биосферы в зависимости от их структуры. Большей массе симметрично организованного вещества может соответствовать меньшее количество эффективной энергии, чем сравнительно небольшой массе диссимметрично и, особенно, ассимметрично организованного вещества. Наиболее симметричное тело неживой природы — кристалл — в то же время обладает наименьшим количеством эффективной энергии, и, наоборот, структурно диссим- метричные жидкие и, особенно, газообразные тела энергетически наиболее активны.
Геохимическая неоднородность — это неравномерность распределения атомов различных химических элементов в земной коре.
Зональная неоднородность — неравномерное по широтным зонам расселение органических форм и отложение продуктов их жизнедеятельности отражает диссимметрию неорганических условий существования жизни и составляет одну из закономерностей биосферы.
Таким образом, неоднородность — важнейшая черта биосферы.
Сама биосфера как качественно особое образование возникла тогда, когда сложился достаточно развитый биологический круговорот вещества и энергии.
Поскольку биосфера относится к системам, аккумулирующим вещество и энергию, то ее авторегуляция обеспечивает прогрессивное саморазвитие с повышением организованности
частей и возрастанием степени целостности.
Воздействие человеческого общества пока сильно нарушает этот естественный процесс.Основой авторегуляции биогеоценозов и взаимосвязи между ними является жизнедеятельность популяций различных видов растений и животных. Между организмами устанавливаются взаимообусловленные цепи питания и размножения, регулирующие их численность и соотношение особей внутри видов и между ними. В процессе жизнедеятельности складывается устойчивая система взаимосвязей в сообществах. Эта система имеет определенную самостоятельность, замкнутость по отношению к окружающей среде. «Под замкнутостью биоценоза подразумевают его большую или меньшую способность противостоять внедрению в его состав новых видов, причем одни биоценозы являются более замкнутыми, другие — менее замкнутыми».
Новый вид может внедряться в уже существующий биоценоз в том случае, если для него найдется экологическая ниша. Чем богаче биоценоз, тем выше его целостность и больше устойчивость. Это обусловливается тем, что в богатом биоценозе с высокой видовой насыщенностью складывается гораздо большее многообразие связей и возрастает вероятность компенсирующего воздействия частей целого друг на друга.
Биосфера как система взаимосвязанных биогеоценозов представляет собой такое целостное образование, в котором развиваются свойства, отсутствующие у составляющих ее частей, но главное — многие свойства самих частей являются результатом саморазвития биосферы как целого. Поэтому биосферу следует отнести к типу органического целого.
Биосфера, как и любая целостная система, равновесна не только с окружающей средой, но и во взаимодействии частей. Иначе она не могла бы существовать. Но равновесие это динамическое, развивающееся в борьбе противоречивых процессов от менее активного к более активному полюсу. Эта тенденция в развитии биосферы особенно усиливается с появлением человечества. Как более высокая, качественно особая ступень развития материи человеческое общество выходит за пределы живой природы. Качественно особые черты приобретает также измененная им окружающая природа. Это получило отражение в предложенном В.И. Вернадским понятии «ноосфера».