Тесная связь газов с жизнью указывает на то, что газо­вый состав биосферы - чисто земное явление, опреде­ляемое фотосинтезом и дыханием организмов в масшта­бе планеты

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

Количество организмов, появляющихся путем размножения в единицу времени, не может выйти за пределы, нарушающие свойства газов, т. е. число организмов в 1 см³ среды не может превышать числа газовых молекул в нем (около 2,7-10¹⁹). В биосфере идет борьба не только за пищу, но и за нужный газ, так как последний контролирует размножение.

В каждый момент живое вещество в биосфере разрушается и вновь создается, главным образом не ростом, а размножени­ем. Поколения создаются в сроки от десятков минут до сотен лет. Ими обновляется биосфера. Главное условие жизни опре­деляется полем существования зеленой растительности, т. е. областью планеты, пронизанной солнечным светом. Здесь же собраны не только автотрофные, но и гетеротрофные организ­мы, так как в своем существовании они тесно связаны с продук­тами жизни зеленых организмов - кислородом и органическими веществами.

На протяжении миллионов лет геологического времени шло и сейчас идет постоянное проникновение живого вещества в обе стороны от зеленого покрова. Мы живем в стадии медлен­ного расширения поля жизни. Может быть, одним из проявле­ний этого является биохимическое создание новых форм лучи­стой энергии гетеротрофными организмами. К таковым можно отнести свечение микроскопических организмов в морских глу­бинах или свечение поверхности моря, которое позволяет фи­топланктону синтезировать органические вещества в часы, ког­да до него не доходит солнечный свет. Глубоководные экспеди­ции встречали зеленые растения (водоросли Halione/la в Тихом океане) на глубине 2 км, т. е. там, куда не проникают лучи Солнца. Эти факты еще ждут объяснений. Но если бы оказа­лось, что живое вещество способно трансформировать лучис­тую энергию не только в химическую, но и во вторичную лучистую, возможно, это расширило бы область жизни. Кроме того, в глубоководных зонах океана могут доминировать хемо-автотрофные организмы.

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

Новой в биосфере является и световая энергия, созданная человеком: электричество, например. Но пока в фотосинтезе планеты она практически не играет никакой роли, так как составляет ничтожную долю по сравнению с солнечной энерги­ей, используемой растениями.

6.4. Эволюция биосферы Начало эволюции (лат. evolutio - развитие) биосферы - это начало жизни. В. И. Вернадский считал жизнь явлением вечным, подобно мате­рии или энергии. Хотя в основе его учения о биосфере и лежат представления о глубочайшей взаимосвязи живого и неживого, он полагал, что барьер между косной и живой материей непро­ходим.

■ Возникновение жизни на Земле - вопрос дискуссион­ный. По мнению В. И. Вернадского, в обозримой геологической истории образование живого вещества из неживого на Земле произойти не могло. Отправной точкой его воззрений в этой области был принцип, сформулированный флорентийским вра­чом Франческо Реди в 1668 г.: «Все живое от живого». Дока­зательство тому он видел в работах Л. Пастера и П. Кюри об особенностях молекулярного строения органического вещества. Живое вещество обладает свойством оптической диссимметрии (гр. dys - нарушение, symmetria - зеркальное расположение), Т. е. является фильтром, способным отделять правовращающие молекулы от левовращающих. Благодаря концентрации молекул одинаковой симметрии живое вещество способно поляризовать световые лучи. В неживом веще­стве левовращающие и правовращающие молекулы смешаны в произвольных пропорциях. В. И. Вернадский уделял большое вни­мание этому факту, высказав гипотезу о том, что диссимметричные структуры стабильны в основном в живом веществе.

Отстраняясь от каких-либо экстраполяции и гипотез, основы­ваясь только на эмпирических (гр. етрета - опыт) обобщениях, он говорил, что на Земле нет условий, которые могли бы обеспе­чить возникновение жизни небиогенным путем из косного веще-

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

ства, т.е. нет условий для абиогенеза(гр. abiogenesis - н ебиологическое

происхождение). Позднее под влиянием успехов в абиогенном синте­зе органических веществ он склонялся к признанию абиогенеза, но не одного какого-то вида, а сразу комплекса организмов разных геохимических функций и в условиях, предшествовавших геологическому времени. В 1931 г. он утверждал, что «принцип Реди», безусловно, верен, но справедлив лишь в условиях био­сферы, и даже считал возможным абиогенез в нынешних услови­ях, который, однако, нельзя наблюдать в силу недостаточности уровня знаний. В своей работе «Химическое строение биосфе­ры Земли и ее окружения», опубликованной впервые в 1965 г., он писал: «Надо искать не следов начала жизни на нашей плане­те и вообще на планетах, но материально-энергетические условия для проявления планетной жизни». Таким образом, В. И. Вер­надский в последних своих работах допускал идею абиогенеза в определенных условиях догеологической истории планеты.

Для В. И. Вернадского было несомненным существование биосферы в течение 2 млрд лет, но была ли она раньше - он сомневался. По последним косвенным данным, возраст биосфе­ры оценивается приблизительно в 4 млрд лет.

За последние полвека накоплено много материалов, расши­ряющих наши познания о появлении жизни на Земле. Во-первых, можно считать доказанным отсутствие жизни на Марсе и Вене­ре, на которых В. И. Вернадский предполагал возможность существования живого вещества. Теперь изучено достаточно мно­го космической материи, состоящей из различных смесей право-и левовращающих молекул. Результаты доказывают, что земная жизнь не привнесена на Землю с ближайших планет.

Во-вторых, получены и достаточно хорошо изучены природ­ные органические вещества абиогенного происхождения. В кни­ге М. Руттена (1974) описаны опыты по получению аминокислот из водорода, аммиака и метана в бескислородной среде под действием электрических разрядов и ультрафиолетового излуче­ния. В России подобные опыты проводил А. И. Опарин (1936).

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

Вскоре такие соединения были обнаружены в грозовых тучах после молний и в стерильно отобранных горячих вулканических пеплах (Е. К. Мархинин, 1980). При этом в одинаковых по химическому составу органических веществах биогенного и аби­огенного происхождения наблюдается диссимметрия, т. е. все­гда преобладает одна группа молекул, чаще всего левовращающих. Эти факты указывают на стирание граней между живым веществом и его абиогенными аналогами. Поэтому ученые вто­рой половины XX века (А. И. Опарин, Дж. Бернал, М. Руттен, Р. С. Юнг и др.), не допуская занесения жизни на Землю с других планет, признавали абиогенез на Земле.

По-видимому, абиогенез мог происходить в условиях, отлич­ных от ныне существующих, при первичной бескислородной атмосфере. В настоящее время проблема сводится к выяснению времени превращения абиогенных органических соединений в биогенные и причин появления резко диссимметричной струк­туры ДНК в живом веществе. Вероятно, что нарушение зеркаль­ной симметрии - необходимый этап эволюции. Физик В. И. Гольданский (1986) считает, что появление диссимметрии в органическом веществе уже обеспечивает возможность начальных форм размно­жения. В последние годы, однако, получают подтверждение идеи В. И. Вернадского о возможном космическом происхождении живого вещества. Исследованиями в Антарктиде обнаружено большое количество метеоритов на поверхности льда. В них были найдены различные аминокислоты, нуклеотиды, которые не могли образоваться во льдах Антарктиды. Можно предполагать, что абиогенные органические вещества существуют и в далеких космических просторах. Таким образом, если не живое веще­ство, то его «матрица» в виде абиогенного органического веще­ства существует в космосе и может переноситься на звездные расстояния. Поэтому идею В. И. Вернадского о «вечности» жизни в современном представлении можно сформулировать так: жизнь - это этап эволюции материи, возможность, присущая всем пространствам и временам.

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

Академик Н. Н. Моисеев (1994) высказывал такую точку зрения: картину мира можно представить как эволюцию единой системы - Вселенной - от начального взрыва до появления живого вещества и разума, а в конце концов и общества. Развитие этой системы происходит за счет внутренних взаимодействий, присущих самой системе. Имеет место грандиозный процесс самоорганизации, в котором появление живого вещества является одним из важнейших этапов. В пользу этого говорят последние исследования в физике. Обнаружено, что мировые константы (скорость света, гравитационная постоянная и др.) обладают удивительным свойством. Их изменение даже на малые доли процента привело бы к изменению мирового процесса самоорганизации, исключающему появление струк­тур, дающих возможность возникновения живого вещества (как Солнечная система, напри­мер). Иными словами, живое вещество определяет величины мировых констант, а мировые константы дают возможность возникновения живого вещества. Этот парадокс заставляет трактовать роль живого вещества в мироздании по-иному: мир таков потому, что мы есть. Следовательно: «Вселенная, может быть, является не самостоятельной системой, а лишь составляющей некой суперсистемы, в которой одним из принципов отбора является воз­можность появления живого вещества» (Н. Н. Моисеев, 1994).

В допущениях абиогенеза* на нашей планете на уровне пред­положений остается этап перехода от косного к живому веще­ству, который знаменуется появлением метаболизма (гр. metabole -перемена) и размножения. С этого момента возникает процесс переноса энергии и информации из поколения в поколение.

Эволюция живого вещества шла по пути усложнения структуры организмов и биологических сообществ, увеличения числа видов и совершенствования их приспособленности.

Усложнение живого вещества связано с развитием многоклеточ­ных организмов. Согласно наиболее признанной колониальной гипотезе, образовавшиеся в результате деления клетки не разош­лись в пространстве, а образовали колонии. Позже в клетках возникли различия в химическом составе, а затем и в функцио­нальной специализации. Многоклеточные организмы совершен­ствовались и приобретали разнообразие в течение многих мил­лионов лет. Совершенствовался круговорот веществ в непрерыв­ном обмене веществом и энергией между организмами и сре­дой, в процессах рождения и смерти. Завладевая все новыми областями земной коры, организмы приспосабливались к новым физико-химическим условиям, что неизбежно приводило к гибе­ли и исчезновению части организмов и дальнейшему естест­венному отбору. Эволюционный процесс сопровождался повыше­нием эффективности использования энергии и вещества организмами,

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

популяциями и сообществами. И в этой эволюции четко прослеживается постепенное развитие и усложнение нервной системы. Достигнутый уровень развития мозга, - писал В. И. Вер­надский, - не идет уже вспять - только вперед. Вершиной эволю­ции живого на Земле явился человек, ознаменовавший своим появ­лением новый этап развития жизни - антропогенез (гр. antropos -

человек) (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Эволюция биосферы

Появление человека привело к ускорению процесса эволю­ции биосферы. В истории антропогенеза неоднократно проис­ходили качественные перестройки. В первой половине каменного века - палеолите (гр. palaios - древний, li thos - камень) у человека сфор­мировались зачатки нравственности. Стадо антропоидов посте­пенно стало превращаться в человеческое общество. Естествен-

Глава 6. В. И. Вернадский о биосфере

ный отбор перешел с уровня организма на уровень племен, народов, цивилизаций. Нечто подобное произошло и во второй половине каменного века - неолите (гр. neos - новый): преодолев глобальный экологический кризис, который привел к исчезнове­нию крупных копытных, в том числе мамонтов, люди освоили земледелие и скотоводство, создали новую экологическую нишу.

Выходы из кризисов происходили естественным путем, и на них уходили сотни тысяч лет. Человечество все активнее пере­страивало экосистемы, все больше вовлекало в биогеохимические циклы запасы планеты - остатки былых биосфер. В. И. Вер­надский воспринимал все это как естественный процесс развития планеты. В 1925 г. он писал: «Измененная культурой поверхность не есть что-то чуждое Природе и в ней наносное, но есть естест­венное и неизбежное проявление жизни как природного явления». Анализируя возможности все возрастающей мощи цивилизации, он пришел к выводу о том, что человечеству как разумной части живого вещества придется взять на себя ответственность за буду­щее планеты. Будущее требует активного вмешательства разума в судьбу биосферы. Во взаимодействии природы и общества все должно измениться: и биогеохимические циклы, и способность природы обеспечивать потребности человечества, а может быть, и природа самого человека и общества. Все это должно делаться целенаправленно, с участием разума.»

Новое состояние биосферы ученый назвал ноосферой (гр. noos- разум). Термин был введен Эдуардом Леруа (1927), позднее им широко пользовался Пьер Тейяр де Шарден (1930).

Дата добавления: 2014-11-18