Учение В.И.Вернадского о биосфере

Учение В.И. Вернадского о биосфере заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы. Ученый подчеркивал, что биосферу нужно рассматривать как целостную геологическую оболочку Земли, как сложную, природную, многокомпонентную саморегулирующуюся систему. Согласно его учения биосфера включает семь типов веществ: живое вещество; биогенное вещество; биокосное вещество; косное вещество; вещество, находящееся в радиоактивном распаде; рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений; вещество космического происхождения.

Живое вещество – это вся совокупность живых организмов, населяющих Землю. В.И.Вернадский первый ввел это понятие. Известен принцип познания чего-либо – для того, чтобы оценить нечто, надо это потерять. Исходя из этого принципа В.И.Вернадский предположил вариант отсутствия жизни на планете и пришел к следующему выводу: «Лик Земли стал бы также неизменен и химически инер­тен, как является неподвижным лик Луны, как инертны осколки не­бесных светил … и проникающая небесные пространства космическая пыль».

Именно В.И.Вернадский первым исследовал жизнь как своеобразное живое вещество, которое может быть охарактеризовано весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью.

Поскольку общую совокупность живых организмов, выраженную в массе на единицу площади или объема, принято называть биомассой. Следовательно, понятие «живое вещество» биосферы эквивалентно биомассе всей Земли. Масса живого вещества оценивается величиной 2,4…3,6 трлн. Т (в сухом весе) - это сравнительно мало, поскольку составляет менее 10^-6 массы всей биосферы и в 10 млн. раз меньше массы земной коры. Распределение массы живого вещества (биомассы) в биосфере крайне неравномерно.

Суммарный химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы. Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кислорода, но, в отличие от гидросферы, в организмах относительно велика доля углерода, кальция, азота, фосфора и серы. Живое вещество в основном состоит из элементов, являющихся водными и воздушными мигрантами, т.е. образующих газообразные и растворимые соединения.

Биохимические процессы, осуществляющиеся в организмах, представляют собой сложные, организованные в циклы последовательности реакций. На воспроизведение их в неживой природе потребовались бы огромные энергетические затраты. В живых же организмах они протекают при посредстве белковых катализаторов (ферментов), понижающих энергию активации реакций на несколько порядков величин.

Материалы и энергию для обменных реакций живые существа черпают в окружающей среде. Они преобразуют среду уже только тем, что живут. Питание, дыхание и размножение организмов и связанные с ними процессы создания, накопления и распада органического вещества обеспечивают постоянный круговорот вещества.

В.И.Вернадский был одним из первых, кто понял, что весь лик Земли, ее ландшафты, химизм океана, структура атмосферы – это порождение жизни.

Он первым из ученых понял космическое значение факта возникновения жизни на Земле и начал систематическое исследование ее влияния на развитие планеты, представляя жизнь «буфером» между космосом и «косным», т.е. неживым веществом Земли, способным использовать космическую энергию для преобразования планетарного вещества. Жизнь играет роль катализатора в процессе развития планеты.

Совокупность живых организмов физико-химически едина, вне зависимости от систематической принадлежности организмов. Поэтому форма организмов в процессе мигра­ции элементов земной коры практически не имеет значения. Прояв­ляется лишь вещество организмов, движение его молекул, его энергия. «Жи­вое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия … в историческом времени огромна. Живое вещество есть са­мая мощная геологическая сила биосферы, растущая с ходом времени. Оно не случайно и независимо от нее в ней живет, но есть проявление физико-химической организованности биосферы ”.

По Вернадскому, жизнь подчиняет себе планетарные процессы, определяет химическое состояние наружной коры нашей планеты. Живые организмы, существующие, стареющие и умирающие в течение сотен миллионов лет, порождают всеобщий планетарный процесс – миграцию химических элементов, движение атомов.

С этим круговоротом связана миграция атомов химических элементов – их биогеохимические циклы, в ходе которых атомы большинства химических элементов проходят бесчисленное число раз через живое вещество. Это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли.

Биогенное вещество – это органоминеральные или органические продукты, созданные живым веществом (каменный уголь, нефть, торф, подстилка, гумус). Это источник чрезвычайно мощной потенциальной энергии. После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны.

Биокосное вещество – это вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы. Организмы в нем играют ведущую роль. Это почва, ил, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества.

Развивая идеи В.В. Докучае[14], В.И.Вернадский рассматривает почвообразова­ние как часть более общего биогеохимического преобразования по­верхностных оболочек планеты, что вошло в основу современных представлений об эволюции почвенного покрова. Были известны органогенные породы (известняки, слан­цы), однако в целом деятельность организмов и разложение их остатков оценивалось как второстепенный фактор образования осадочных по­род, полезных ископаемых, минералов. Пески и глины (наиболее распространенные породы) считались абиогенными. В.И.Вернадский пишет: «Все минералы верхних частей коры – свободные алюмокремниевые кислоты (глины), карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси железа и алюминия (бурые железняки и бокситы) и многие сотни дру­гих непрерывно создаются в ней только под влиянием жизни …» Им детально проанализирована роль организмов в преобразованиях соеди­нений алюминия, железа, кремния, магния, углерода, кальция. Разби­рая циклы кремния, ученый показал, как одни организмы захватывают атомы крем­ния из водных золей кремнезема, а другие – разрушают алю­мосиликаты, извлекая кремний. Под влиянием продуктов жизнедея­тельности кремний концентрируется в твердые коллоиды – опалы, а затем и выкристаллизовывается в кварц, собирается в водных силика­тах и в глинах. Образующиеся минералы со временем проникают в метаморфизированные оболочки, где образуют хлориты, хлоритоиды, тальки, или возвращаются в исходное состояние – пре­вращаются в слюды, полевые шпаты и пр. В глубоких метаморфизированных оболочках вновь синтезируются различные каолиновые алю­мосиликаты.

В.И.Вернадский доказал, что продуктами жизнедеятельности являют­ся не только громадные запасы горючих ископаемых, но и все осадоч­ные породы и даже, возможно, гранитная оболочка представляет собой метаморфизированные остатки былых биосфер.

В. И. Вернадский определял «былые биосферы» как оболочку Земли, когда-либо подвер­гающуюся воздействию жизни, он писал, что земная кора захватывает в пределах нескольких десятков километров ряд геологических оболо­чек, которые когда-то были на поверхности Земли биосферами.

Впервые именно В.И.Вернадским было дано определение биокосных систем и охарактеризована самая крупная из них – биосфера. Несмотря на то, что биокосные сис­темы состоят из живого вещества и косного, их отличительной осо­бенностью является прежде всего жизнь.

Косное вещество – это вещество, образованное без участия живых организмов (горные породы магматического, неорганического происхождения).

В целом в учении В.И.Вернадского о биосфере можно выделить следующие основные аспекты:

- сущность учения заключается в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты.

- разработано представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды.

- обоснованы важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т.е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др.

- важнейшей частью учения являются представления о возникновении и развитии, эволюции биосферы, поскольку современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции, в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. В сжатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1) вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем – после появления жизни на суше – биосфера;

2) современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох;

3) живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре;

4) грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико, и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.

5) основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

Эволюция биосферы свидетельствует, что при любом воздействии на биосферу, ее гомеостаз обеспечивается биологическим разнообразием. Жизнь на Земле существует несколько миллиардов лет и за этот период неоднократно изменился диапазон условий, пригодных для жизни от локальных до глобальных масштабов. Это значит, что жизнь все это время активно изменяла окружающую среду в благоприятном для себя направлении, т.е. с самого момента возникновения жизни имела место биотическая регуляция среды.

В современном мире мощным геологическим фактором, оказывающим глобальное воздействие на биосферу, стал Человек. Человек, заселяя биосферу, преобразует ее облик. В.И.Вернадским сформулированы три вывода о месте человека в биосфере:

1. «Человек, как он наблюдается в природе, как и все живые орга­низмы, как всякое живое вещество, есть определенная функция био­сферы, в определенном ее пространстве-времени».

2. Человек составляет закономерную часть строения биосферы во всех его проявлениях.

3. «Взрыв ” научной мысли в XX столетии подготовлен всей историей биосферы и имеет глубочайшие корни в ее строении. Цивилиза­ция «культурного человечества», являясь формой ор­ганизации новой геологической силы, создавшейся в биосфере, не может прерваться и уничтожиться, поскольку это есть большое природ­ное явление, отвечающее исторически и геологически сложив­шейся организованности биосферы».

В.И.Вернадский был убежден, что история человечества не есть что-то случайное, она неразрывно связана с развитием биосферы.

Уже в начале XX в. Он начал говорить о том, что воздейст­вие человека на окружающую природу растет столь быстро, что скоро он превратится в основную геологообразующую силу. Однако, со своей стороны, биосфера, тоже диктует свои экологические законы, в том числе и закон о биотической регуляции окружающей среды, которые человек вынужден соблюдать, чтобы выжить. Продуктом такой коэволюции (совместная эволюции) может стать так называемая « ноосфера » - э то сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится мощной геологической силой, главным, определяющим фактором развития. Именно учение о ноосфере стало венцом творчества ученого. В.И. Вернадский писал, что становление ноосферы «есть не случайное явление на нашей планете», а «природное явление».

Ноосфера(«мыслящая оболочка», сфера разума) – высшая стадия развития биосферы – это окружающая человека среда, в которой природные процессы обмена веществ и энергии контролируются обществом.

Великий ученый, мыслитель рассматривал ноосферу как новое гео­логическое явление на Земле. В.И.Вернадский писал: «Биосфера перейдет так или иначе, рано или поздно в ноосферу… На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего».

Как и все живое на Земле, человек может мыс­лить и действовать только в области распространения жизни, т.е. в био­сфере, с которой он неразрывно связан и из которой не может уйти. Поэтому Вернадский считал, что на данном этапе эволюции биосферы человек будет вынужден не только исправить возникшие в результате его дея­тельности нарушения в состоянии природы, но и предотвращать подоб­ные нарушения в будущем.

Воздействие человеческого общества на природу резко отличается от воздействий других форм живого вещества. Если организмы влияют на историю тех атомов, которые нужны им для роста, размножения, питания, дыхания, то человек оказывает влияние еще и на те элементы, которые нужны для техники и создания цивилизованных форм жизни, что меняет существовавший ранее биохимический круговорот веществ и тем самым коренным образом изменяется облик и строение биосферы. Как следст­вие, человек необходимо должен будет взять на себя ответственность за будущее развитие природы. Развитие окружающей среды и общества сделаются неразрывными и биосфера перейдет однажды в сферу разума – в ноосферу. Произойдет великое объединение, в результате которого развитие планеты сделается направленным – направляемым силой Ра­зума. Становление ноосферы, по В.И. Вернадскому, процесс длительный.

Итак, закон ноосферы Вернадского имеет следующую формулировку: биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы «человек – природа».

Из учения о биосфере В.И.Вернадского следует закон незаменимости биосферы: биосфера – это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

В данном законе имеются в виду возмущения природного происхождения, поскольку антропогенные возмущения могут представлять собой катастрофу на биосферном уровне.

Дата добавления: 2014-10-31