Теория биосферы

Теория  биосферы  

Как уже было сказано, самой крупной, глобальной экосистемой планеты является биосфера.

Понятие биосфера было введено в 1875 году австрийским  ученым-геологом Э.Зюссом. Зюсс понимал  под биосферой все пространство атмосферы, гидросферы и литосферы, где встречаются живые организмы.

Но наибольшее развитие это понятие получило в  трудах нашего соотечественника академика  В.И.Вернадского, который, по сути дела, создал новую науку – теорию биосферы. Под биосферой он понимал все  пространство литосферы, гидросферы и атмосферы, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются организмы или продукты их жизнедеятельности и которое обладает антиэнтропийными свойствами.

Основные положения  теории Вернадского, в принципе, можно  вывести как следствия из положений общей теории жизни. Но исторически именно они были открыты первыми, причем в те времена это были очень смелые выводы, благодаря которым теория жизни вышла на новый, более высокий уровень понимания природы как единого целого. Мы остановимся только на некоторых из этих положений, которые, на мой взгляд, наиболее полно характеризуют теорию биосферы:

1) жизнь есть  неизбежное следствие мирового  эволюционного процесса, любые теории  случайного зарождения жизни  не выдерживают критики;

2) возникновение Земли как космического тела и появление на ней жизни произошло практически одновременно, следы жизни обнаруживаются в самых глубоких геологических слоях;

3) наша планета  и космос есть единая система,  в которой жизнь связывает  все процессы в единое целое;

4) количество  живого вещества на Земле является  постоянной величиной, то есть  во все времена с начала  существования Земли в круговорот  жизни было вовлечено то же  количество вещества, которое мы  и сейчас наблюдаем в данном  круговороте (включая вещество в захоронениях, типа каменноугольных, нефтяных месторождений и т.п.);

5) жизнь является  главной геологической силой  на планете (не вулканизм и  не физико-химические процессы  выветривания определяют эволюцию  верхних слоев литосферы, первостепенную преобразующую роль играют именно живые организмы и обусловливаемые ими механизмы разрушения горных пород, круговороты веществ, изменения водной и атмосферной оболочек Земли; весь лик Земли, ее ландшафты, химизм океана, структура атмосферы - это порождение жизни);

6) человек есть  неизбежное следствие эволюции  планеты, на которого возложена  определенная роль в жизни  планеты;

7) в настоящее  время именно человек превращается  в главную геологическую силу  на планете (человек меняет  состав атмосферы и гидросферы, ландшафты Земли, высвобождает из захоронений огромное количество веществ, возвращая их в круговороты жизни, обедняет разнообразие форм жизни на планете и одновременно порождает или способствует порождению новых форм жизни);

8) однажды развитие  биосферы и общества сделается неразрывным и биосфера перейдет в новое состояние - ноосферу (сфера разума).

По поводу ноосферы сам Вернадский выражался, на мой  взгляд, довольно неоднозначно. В те времена нужно было быть очень  осторожным, чтобы не быть обвиненным в религиозной пропаганде. В общепринятом сейчас понимании под ноосферой подразумевают такое состояние взаимоотношений человека и природы, в котором развитие планеты будет подчинено управляющей силе Разума Человека в интересах Человека. Лично я не совсем согласен с такой формулировкой, особенно с последней фразой: “в интересах Человека”, хотя человеку в организме биосферы, по крайней мере на современном этапе эволюции планеты, действительно отводится, по-видимому, роль подсистемы, координирующей внутренние процессы биосферы. Мне больше близка точка зрения Пьера Тейяра де Шардена, близкого друга Вернадского, епископа и одновременно ученого-эволюциониста, впервые предложившего термин ноосфера (Вернадский воспользовался этим термином уже позднее) для особого этапа эволюции планеты, на котором человеческий разум, слившийся с биосферой во единое целое, породит особое эмерджентное качество - сверхразум планеты, что знаменует собой “прорыв” в самоосознании планетой себя как личности (если этого еще не произошло).

В современной науке под биосферой понимают глобальную экосистему, объединяющую в себе практически все вещество верхних слоев планеты, включая толщи осадочных пород литосферы, вплоть до озонового слоя атмосферы.

Традиционно недра  планеты в состав биосферы не включаются, однако имеются данные о влиянии глубинных процессов на процессы в биосфере и обратное влияние. Например, наблюдается связь между интенсивностью вулканической деятельности и землетрясений и ростом социальной напряженности в регионах. Согласно выводам известного ученого-электромеханика И.П.Копылова океанические течения совпадают с линией физической нейтрали планеты, как космической униполярной машины. Имеется информация о наличии так называемых геопатогенных зон, влияющих на все живое.

Известно, что космические процессы также активно влияют на процессы в биосфере (магнитные бури и т.п.). Имеются данные в пользу того, что нашествия саранчи связаны с периодичностью солнечной активности. Высказывается мнение, что солнечная активность оказывает воздействие даже на многие геологические процессы (катаклизмы, катастрофы), а также на социальную жизнь людей. Подмечено влияние на нашу жизнь звезд, планет, комет (особенно на психику людей). Существенное влияние может оказать падение крупных метеоритов. Существует также гипотеза о Немезиде (нейтронная звезда, двойник Солнца с сильно вытянутой орбитой и периодом обращения порядка 12000 лет), регулярно вторгающейся в глубины солнечной системы, приводя к глобальным возмущениям на всех планетах.

Таким образом, сфера жизни оказывается плотно вплетенной в единую ткань Вселенной, поэтому границы ее весьма условны.

Основные свойства биосферы.

1. Биосфера –  это централизованная система.  Центральным ее звеном выступают  все живые организмы (живое  вещество), в том числе и человек.

2. Биосфера –  это открытая система. Ее существование  немыслимо без поступления энергии  извне, прежде всего от Солнца. Однако разного рода космические  излучения также вероятно поставляют  на Землю какие-то энергии,  о влиянии которых можно пока  лишь догадываться.

3. Биосфера –  это саморегулирующаяся система.  Это свойство называют гомеостазом,  понимая под ним способность  гасить возникающие возмущения  и приходить в исходное состояние  включением ряда механизмов. Гомеостатические  механизмы связаны в основном  с живым веществом, его свойствами и функциями. В истории планеты были встречи с астероидами, горообразование, вулканизм, землетрясения и т.п. Это вызывало реакции, аналогичные действию принципа Ле Шателье-Брауна в системах с более простой организацией, гасящие вносимые в жизнь биосферы возмущения. В настоящее время, хотя биосфера, по-видимому, еще не вступала в стадию глобального кризиса, но отдельные крупные возмущения антропогенного происхождения она гасить уже не в силах, потому что человек разрушает сами механизмы гомеостаза. То есть деятельность человека по отношению к планете в некотором роде подобна действию вируса СПИДа, поражающего имунную защиту организма. Результатом человеческой деятельности является либо гибель экосистем (заболачивание, опустынивание и т.п.), либо появление неустойчивых систем типа агроценозов или городов.

4. Биосфера –  это система, характеризующаяся  большим разнообразием. Это повышает  ее устойчивость, так как дает  возможность дублирования отдельных  функций (закон Эшби, который перекликается с законом Фишера, связывающим устойчивость биосистем со сложностью и разнообразием организационных структур). В настоящее время описано около 2 млн видов живых организмов. Полагают, что их на Земле в 2-3 раза больше. К настоящему времени арену биосферы оставили более 95% существовавших когда-то видов. Вся деятельность человека без исключения подчинена упрощению экосистем любого ранга, то есть уменьшению разнообразия видов, что также наносит удар по механизмам гомеостаза. Так мы засеваем огромные площади монокультурами, тратя при этом огромные средства на борьбу с природой, пытающейся восстановить разнообразие видов на данных территориях путем одновременного засеивания их семенами “диких” растений, которых мы относим в разряд сорняков. Простые экосистемы с малым разнообразием удобны для эксплуатации. Они позволяют в короткое время получить большой объем продукции. Плата за это снижение устойчивости экосистем, их распад и деградация среды.

5. Наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ.  Это гарантирует неисчерпаемость отдельных химических соединений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан весь углерод. Только благодаря круговоротам обеспечивается непрерывность процессов. Как говорил академик-почвовед В.Р.Вильямс, есть единственный способ сделать какой-либо процесс бесконечным - пустить его по пути круговоротов.