14. Основные положения учения о биосфере. Ноосфера. В.И. Вернадский о единстве человека и биосферы.

Экосистемой высшего ранга на Земле является биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом.

Понятие биосферы появилось в биологии в ХVIII в., однако первоначально оно имело совсем иной смысл, чем теперь. Биосферой именовали небольшие гипотетические глобулы (ядра органического вещества), которые якобы составляют основу всех организмов. К середине ХIХ в. в биологии уточняются позиции научных представлений о реальных органических клетках, и термин «биосфера» утрачивает свой прежний смысл.

Учение В.И. Вернадского нацеливало на изучение живых, косных и биокосных тел в их неразрывном единстве, что сыграло значительную роль в подготовке естествоиспытателей к целостному восприятию природных систем.

С учетом современных представлений, биосфера включает оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с этими организмами. Иными словами, биосфера – это область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.

Структура биосферы представляет собой совокупность газообразной, водной и твердой оболочек планеты и живого вещества, их населяющего. Масса биосферы составляет приблизительно 0,05% массы Земли, а ее объем – 0,4% объема планеты. Границы биосферы определяет распространение в ней живых организмов. Несмотря на различную концентрацию и разнообразие живого вещества в разных районах земного шара, считается, что горизонтальных границ биосфера не имеет. Верхняя же вертикальная граница существования жизни обусловлена не столько низкими температурами, сколько губительным действием ультрафиолетовой радиации и космического излучения солнечного и галактического происхождения, от которого живое вещество планеты защищено озоновым экраном. Максимальная концентрация молекул озона (трехатомарного кислорода) приходится на высоту 20–25 км, где толщина озонового слоя составляет 2,5–3 мм. Озон интенсивно поглощает радиацию на участке солнечного спектра с длиной волны менее 0,29 микрон.

Занимаясь биогеохимией, В.И. Вернадский пришел к выводу, что нет ни одного химического элемента, который бы не включался в живое вещество. На основе своей теории он сформулировал 3 биогеохимических принципа:

1. биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимуму своего проявления;

2. эволюция видов в ходе истории идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов;

3. живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей средой, создающейся и поддерживающейся на Земле космической энергии солнца. В случае нарушения двух первых принципов космические воздействия на биосферу могут превратиться в разрушающие ее факторы.

Данные принципы соотносятся со следующими выводами Вернадского:

1. каждый организм может существовать при условии постоянной тесной связи с другими организмами и неживой природой;

2. жизнь со всеми ее проявлениями произвела глубокие изменения на планете.

Живые организмы совершенствуются в процессе эволюции и распространяясь по планете, стимулируют перераспределение вещества и энергии.

Биосфера является чрезвычайно сложной экосистемой, работающей в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов. Как свидетельствуют данные исследований, по крайней мере последние 600 млн. лет характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся, изменялись лишь скорости геохимических процессов. Стабильное состояние биосферы обусловлено в первую очередь деятельностью живого вещества, обеспечивающей определенную скорость трансформации солнечной энергии и биогенной миграции атомов.

Вместе с тем вмешательство человека в природные круговороты приводит к серьезным изменениям в состоянии биосферы. Возвращаясь к учению В.И. Вернадского, необходимо отметить, что он оценил появление человека на Земле, как огромный шаг в эволюции планеты. Ученый считал, что с возникновением человека и развитием его производственной деятельности человечество становится основным геологическим фактором всех происходящих в биосфере планеты изменений, приобретающих глобальный характер («Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой»). Дальнейшее неконтролируемое развитие деятельности людей таит в себе большую опасность и потому, считал В.И.Вернадский, биосфера должна постепенно превращаться в ноосферу, или сферу разума (от греческих noos – разум, sphaira – шар).

По мнению Вернадского ее, следует рассматривать, как высшую стадию развития биосферы, связанную с развитием в ней человеческого общества.

Вернадский впервые в своей работе обосновал единство человека и биосферы. Возникновение человека и человеческого общества явилось результатом длительного развития живого вещества в пределах биосферы. Развитие жизни в пределах биосферы привело к существенным изменениям природы поверхности планеты. Общая биомасса живого вещества непрерывно возрастала, подвергалось излучению рассеянных в биосфере радиоактивных элементов. В дальнейшем радиоактивность затухала, снижалась мутогенное действие на организм и в итоге радиоактивность снижается до современного уровня.

Наиболее кардинальные события в истории биосферы:

1. возникновение фотосинтеза изменило состав первичной атмосферы земли. Вымирание анаэробных и развитие аэробных;

2. переход от господства прокариотов к господству эукариотов;

3. с появлением прокариотов происходил быстрый рост разнообразия видов и их совершенствования;

4. приобретение животными твердой части тела скелета беспозвоночных. Усилились биогеохимические круговороты кальция, фосфора, фтора, углекислого газа;

5. выход растительности на сушу привел к резкому увеличению биомассы и возрастанию интенсивности фотосинтеза;

6. появление человека.

С развитием промышленности и транспорта происходило нарушение круговорота веществ в биосфере. Прежние биосферные процессы сохраняются, но появляются новые неблагоприятные явления. Появление промышленных отходов, которые не разрушаются природными процессами, привело к тому, что начали прерываться многие процессы биогеохимического круговорота.

С ростом промышленности появляются вещества, которые не разлагаются микроорганизмами, они накапливаются в биосфере, нарушают жизнедеятельность организмов.

Оценивая роль человеческого разума и научные мысли, как планетарного явления Вернадский пришел к следующим выводам:

• ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу;

• это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли;

• изменение биосферы происходит, не зависимо от человеческой воли стихийно, как природный естественный процесс;

• так как среда жизни и есть биосфера, то вхождение входе ее существования нового фактора ее изменения (научной работы человечества), есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние в ноосферу.

В современной биосфере возникают новые по качеству круговороты веществ. Основные признаки новых круговоротов веществ следующие:

1. возрастание механически извлекаемого материала земной коры;

2. происходит массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох. При этом химическое равновесие смещается в сторону противоположную процессу фотосинтеза;

3. в биосфере в больших количествах создаются вещества ранее в ней отсутствующие, в том числе и чистые металлы, накапливаются промышленные отходы;

4. с развитием ядерной энергетики появляются трансурановые химические элементы, совершается освоение ядерной энергии;

5. ноосфера выходит за пределы земли в связи с развитием НТР и процесса.

В.И. Вернадский отмечал, что с увеличением масштабов и интенсивности деятельности человечество, взятое в целом, превратилось в мощную геологическую силу. Это обусловило переход биосферы в качественно новое состояние. Уже сегодня истреблено 2/3 лесов планеты; в атмосферу ежегодно выбрасывается более 200 млн. т оксида углерода, около 146 млн. т диоксида серы, 53 млн. т оксидов азота и т.д. Около 700 млн. га некогда продуктивных земель нарушено эрозией (при всей площади возделываемых земель, равной 1400 млн. га). В результате разрушения среды обитания живых организмов утрачено былое биологическое разнообразие планеты. Очевиден тот факт, что природные ресурсы и восстановительные способности живой природы отнюдь не безграничны.

Проблема взаимоотношений природы и человека весьма многогранна и имеет разносторонние аспекты: философские, социальные, юридические, политические, экономические и др. Многих ученых в различные исторические эпохи интересовали закономерности развития этих взаимодействий, влияние природной среды на самого человека, производительные силы, развитие цивилизации.

Известно, что в процессе эволюции сохраняются только те виды, которые способны обеспечивать устойчивость жизни и окружающей среды. Только человек, используя силу своего разума, может направить дальнейшее развитие биосферы по пути сохранения дикой природы, сохранения цивилизации и человечества, создания более справедливой социальной системы, перехода от философии войны к философии мира и партнерства, любви и уважения к будущим поколениям. Все это составляющие нового биосферного мировоззрения, которое должно стать общечеловеческим.