1. Понятие о биосфере и живом веществе

Примерно 3,5-4,0 млрд. лет тому назад, после остывания отдельных участков поверхности земли в местах соприкосновения их с пространством Вселенной, на фоне активных физико-химических процессов зародилась жизнь.

Очевиднее всего, древние атмосфера и литосфера не могли ни породить, ни сохранить первые формы жизни. Только водная среда, обладающая чудесными качествами: буферностью и пластичностью, смогла стать колыбелью и плотью будущих организмов, сохранивших сквозь тысячелетия ее изначальные свойства[1].

Возникнув в гидросфере архейской эры из органического вещества неживого происхождения, занесенного на Землю, по мнению Т.Янкаускаса (2000 г.) кометами, живые организмы преобразили ее и постепенно через продукты своей жизнедеятельности начали изменять атмосферу. Возникновение жизни на Земле явление сколь случайное, столь и неизбежное.

Активное преобразование атмосферы и отдельных участков литосферы началось в девоне. К концу юрского периода сформировались огромные массивы продуцентов и основные классы консументов, что привело к стабилизации структуры и химического состава атмосферы, а также к формированию пригодного для жизни верхнего слоя литосферы.

Физико-химический, косный контакт Земли со Вселенной постепенно начинал преобразовываться в биокосный, на первом этапе не структурированный.

Практически полное преобладание и единство водного пространства Земли и безусловное единство атмосферы способствовали быстрому распространению жизненных форм и, что не менее важно, последствий их жизнедеятельности.

Момент, когда все три оболочки Земли оказались задействованы жизненными процессами и приобрели организованность и структуру, стремящуюся сохранить и развить живое, можно считать моментом образования особой геологической оболочки – биосферы, обеспечивающей активный информационно-энергетический контакт планеты с иными структурами Вселенной.

В последующие геологические периоды шли процессы планетарной организации жизни – дифференциация, структурирование и стабилизация основных компонентов биосферы с постепенным расширением границ жизни и усилением роли живого.

Учитывая особую важность биосферы для человечества Земли чрезвычайно важно познать основные законы ее существования. Основы учения и биосфере были заложены русским ученым В.И.Вернадским (1926 г.). Ему удалось открыть завесу над такими тайнами природы, к пониманию которых человечество только-только подходит.

В современном представлении биосфера – это специфическая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены совместной деятельностью живых организмов в прошедшее и настоящее время.

В процессе эволюции определились следующие ее черты:

-        наличие особой формы организации материи – живого вещества (см. ниже);

-        устойчивое динамичное равновесие и упорядоченность (организованность) структуры;

-        активное однонаправленное использование внешнего источника энергии – солнечного излучения;

-        активное использование воды как основного субстрата и основного компонента живых организмов;

-        негомогенное и недисперстное состояние веществ, находящихся в твердом, жидком и газообразном состоянии с наличием поверхности раздела между ними;

-        биогенная миграция (круговорот) основных химических элементов;

-        повсеместное распространение и задействование углерода;

-        узкий диапазон колебаний основных физических параметров, обеспечивающий жизнедеятельность и сохранность белковых форм[2].

Биосферу в соответствии с законом незаменимости (биосферы) нельзя заменить ничем иным, т.к. она для всех существующих ныне видов на Земле единственная среда обитания.

Особое внимание В.И.Вернадский уделял разработке представлений о живом веществе. Он предлагал «выразить живые организмы как нечто целое и единое, имеющее определенный химический состав (массу), энергию, тесно связанное с окружающей средой биогенным потоком атомов и являющееся в связи с этим мощной геологической силой, преобразующей планету. Живое вещество – совокупность всех живых организмов, существующих в настоящее время в биосфере. Оно- продукт биосферы и ее главный компонент.

Основные свойства живого вещества Земли:

-        основной элементарных химический состав живого вещества представлен группой биогенных атомов ( N, Р, Са, К и др). Кроме того, в ее состав входят практически все элементы экотопа;

-        молекулярный состав живого вещества характеризуется наличием воды и соединений, устойчивых только в составе живой материи – белков, жиров, углеводов, ферментов и т.п.);

-        скорость химических реакций по сравнению с аналогичными в неживой природе огромна;

-        чрезвычайно высокая степень насыщенности энергетическими и информационными субстанциями;

-        способность к произвольному движению и, у некоторых видов, к активному целенаправленному перемещению;

-        стремление наиболее полно использовать окружающую среду и захватывать участки, не задействованные прежде;

-        разнообразие химических, физиологических и морфологических вариантов;

-        живое вещество способно самоорганизовываться и размножаться;

-        любой живой организм и его основной компонент – клетка – обладает совокупностью свойств живого вещества в целом;

-        взаимодействие живого, биогенного, косного, биокосного и иных веществ Земли и Вселенной осуществляется за счет прямых контактов и полевых взаимодействий. Вещество имеет массу покоя, а поле, порожденное им, - массу движения (Казначеев В.П., Деряба Н.Р., 1993).

Живое вещество биосферы коренным образом отличается от неживого. Но провести четкую границу между ними непосредственно в естественных условиях не всегда возможно, настолько глубоко жизнь проникла в геологические оболочки Земли и преобразовала их.

В настоящее время живое вещество представлено множеством видов живых существ, возникших на тех или иных этапах эволюции. Согласно закону эволюционно-экологической необратимости Л. Долло (1893 г.) они не могут вернуться к прежнему эволюционному состоянию, т.к. никогда не повторится прежняя экологическая ситуация и не произойдет «обратная» спонтанная перекомбинация генов. Аналогичное предположение о необратимости эволюции органической жизни высказывал также Ч.Дарвин (1859 г.)[3].

Все сформировавшееся многообразие видов живых существ, относящееся в разным систематическим группам, имеет вместе с ним по закону Вернадского о физико-химическом единстве живого вещества сходный химический состав, осуществляет жизнедеятельность по одним и тем же законам природы и однозначно реагирует на те или иные изменения экологических параметров окружающей среды, в т.ч. на ее загрязнение.

Различие может быть количественным, но не качественным. Биосфера по своей сути является экосистемой (см. лекцию №3) и функционирует по всем законам, характерным для экосистем всех рангов. В то же время она представляет из себя единое и единственное на Земле целое из множества экологических систем, т.е. глобальную экосистему, отличающуюся по принципу Берталанфи наличием определенных закономерностей существования, соответствующих ее статусу.

В механизме взаимодействия биотической и абиотической части биосферы управляющей системой будет биотическая, т.к. именно она обусловливает в конечном итоге состояние биосферы и облик Земли в целом.

В самой же биотической системе (биоценозе) управляющей подсистемой будет совокупность консументов, определяющих степень задействования продуцентов.

Закономерно, что управляющие система и подсистема организованы (по правилу Эшби) более сложно, чем управляемая.

Иллюстрируя сказанное, можно представить особенности взаимодействия компонентов биосферы в виде своеобразной экологической пирамиды, имеющей вид волчка

2. Эволюция биосферы. Ноосфера

В книге "Научная мысль как планетное явление" В.И.Вернадский анализирует геологическую историю Земли и утверждает, что наблюдается переход биосферы в новое состояние - в ноосферу под действием новой геологической силы, научной мысли человечества[4]. Однако в трудах Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в настоящем (мы входим в неё), а иногда связывал формирование ноосферы с появлением человека разумного или с возникновением промышленного производства. Р.К.Баландин пишет: "Надо заметить, что когда в качестве минералога Владимир Иванович писал о геологической деятельности человека, он ещё не употреблял понятий "ноосфера" и даже "биосфера".

В свое время В.И.Вернадский, размышляя о будущем биосферы, высказал мысль о ее неизбежном превращении уже на современном уровне развития цивилизации в ноосферу, оболочку Земли, где разум человека будет играть главную роль в системе человек – природа «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупной геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше»[5].

Поддерживая идеи В.И.Вернадского, ряд ученых развивали идеи не только о структурном совершенстве ноосферы, но и о социальном. Так, А.Л.Яншин (1981 г.) писал: «Ноосфера – это единое организованное целое, все части которого на самых различных уровнях гармонично связаны и действуют согласованно друг с другом… Ноосфера создается разумом и трудом народных масс… Подъем благосостояния трудящихся. Равенство всех людей… Исключение войн из жизни общества…»[6].

Современные философы рассматривают ноосферу как среду « взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития… . Зародившись на планете, ноосфера имеет тенденцию к постоянному расширению, превращаясь т.о. в особый структурный элемент космоса, выделяемый по социальному охвату природы» (см. Философский энциклопедический словарь, 1983).

Нередко встречаются в литературе мысли в виде некоего афоризма: «Ноосфера – сфера разума».

Что же такое разум? По мнению Т. Янкаускаса это всего лишь повышенная реакция организма на факторы внешней среды, свойственная в разной степени многим видам живых существ. В особой «разумности» представителей нашего вида привели, очевидно, генетические эволюции, вызванные как внутрибиосферными экологическими факторами, так и космической радиацией.

Возможно, представление некоторых ученых о ноосфере слишком идеалистичны и утопичны. Если ей суждено когда-либо сформироваться на Земле, то возникает вопрос – как?

Можно, например, представить два пути. Первый путь - целеопределенный. Он предполагает наличие цели. Кто может взять на себя ответственность за ее формирование? На основе каких идеалов? Это будет один человек? Какой-либо представительный орган? Какое-либо государство?

Ноосфера должна включать в себя основной доминирующий вид человека разумного или его последующие генерации. Вид будет состоять (как и все иные виды на Земле) из популяций. Иного варианта, обеспечивающего надежную устойчивость, нет. У человека популяция имеет национальный базис. Поскольку человек – существо биосоциальное, внутри базовых (национальных) популяций будут формироваться профессиональные группы управленцев, аграриев, компьютерщиков и т.п. Степень социальности и специализированности профпопуляционных групп может быть так велика, что они могут сливаться с аналогичными группами иных национальностей, так как генетические различия будут менее значимы, чем финансово-статусные. Таким образом, во главе вида может стоять наднациональный управленческий орган, представляющий из себя наиболее могущественную группу особей, который и определит (в своих интересах) цель формирования ноосферы и средства ее достижения.

О какой гармонии тогда может идти речь? Как будут учтены интересы всех популяций, интересы каждой особи?

Откуда возьмутся такие экологические ресурсы, чтобы обеспечить человечество? Разная обеспеченность популяции экологическими ресурсами (это совершенно неизбежно), специфичность менталитета каждой нации, случайные ситуации – основа для конфликтов. А представление о ноосфере несовместимо с представлением о конфликтах.

Для полноценного существования личности кроме наличия экологических ресурсов требуется соблюдение т.н. прав человека. Более того, соблюдение паритета прав личности (особи) и прав народа (популяции).

Итак, формирующиеся в процессе эволюции биосферы наднациональные профпопуляционные группы, действующие в своих интересах, не обеспечат гармоничное развитие человечества и окружающей среды, а значит формирование ноосферы этим путем проблематично.

Второй путь – эволюционный. Он может быть основан на повышении уровня цивилизованности всех популяций (народов, государств…). Базисом для этого может стать их взаимная экономическая и экологическая заинтересованность прогрессивно развиваться и способствовать в этом друг другу.

В настоящее время очевидно доминирование отдельных лиц, групп, национальных или государственных образований. Требуется всем подняться на такой уровень самосознания, чтобы доминирующим стал приоритет вида.

Спонтанно или вследствие желания части человечества это не произойдет. Возможно, это может быть как вынужденная ответная реакция вида на такое резко негативное в глобальных масштабах изменение биосферы, когда будут сдвинуты вследствие научно-технических преобразований столпы стабильности биосферы и живое окажется на грани или, частично, за гранью жизни.

Таких количественных изменений в биосфере пока не накопилось. Её ресурсы стабильности не исчерпаны. Переход на новый этап эволюции не обусловлен.

Вместе с тем не исключено, что за периодом расцвета биосферы в кайнозойскую эру, наступит момент ее преобразования в техносферу, характеризующуюся полным или почти полным разрушением в результате научно-технических преобразований среды обитания. Толь ко следующим этапом эволюции биосферы может быть вынужденное формирование спасительной ноосферы.

Превращение биосферы в ноосферу, если это действительно неизбежно, это образно говоря не путь усыпанный розами, а тернистая дорога человечества через труд, совершенствование и самоограничение.

Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды В.И.Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия:

1.            Заселение человеком всей планеты.

2.            Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

3.            Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.

4.            Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.

5.            Расширение границ биосферы и выход в космос.

6.            Открытие новых источников энергии.

7.            Равенство людей всех рас и религий.

8.            Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9.            Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

10.       Продуманная система народного образования и подъём благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни.

11.       Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.

12.       Исключение войн из жизни общества[7].

Данный проект дальнейшего развития биосферы в ноосферу на сегодня рассматривается многими учеными. В конечном итоге все остается за выбором самого человека. Не зря говорится, что не место красит человека, а человек место. Будущее нашей планеты в том, какой путь жизни выберет человечество: эволюции и преображения окружающего пространства своим образом жизни и мировоззрением; либо путь деградации и духовного обнищания.

Заключение

Таким образом, в работе была рассмотрена теория биосферы.

Были решены следующие задачи:

-       Рассмотреть понятие о биосфере и живом веществе;

-       Охарактеризовать эволюцию биосферы;

-       Раскрыть смысл предположений о ноосфере.

У многих людей современного мира до сих пор в сознании присутствует наиболее распространённое и вместе с тем однобокое представление о биосфере только как о современной живой плёнке (условно - оболочке) планеты. Как о достаточно автономной совокупности всех организмов (животных, растений, бактерий), населяющих поверхность Земли и её гидросферу и проникающих в той или иной мере в приповерхностные зоны атмосферы и литосферы.

Биосфера - не статическая структура" оболочки жизни", выступающая как извечная данность окружающего нас мира, а прежде всего геобиоисторический процесс - многомерная сфера развёртывания этого процесса - от гипотетических начал во Вселенной (менее вероятно - специфически только на Земле) к конкретным биогеохимическим циклам и эволюции живых систем на нашей планете и далее - до почти "апокрифической" экспансии единственного из полутора миллионов видов, который разорвал стихийно складывающийся сотнями миллионов лет весь стиль энергетического баланса планеты.

Таким образом, представление о биосфере как обособленной закрытой самоуправляющейся системе - специфической современной живой плёнке Земли - должно быть отвергнуто. Биосфера - это открытая система, существующая, вероятно, столь же долго, как и сама Земля.

Представления Вернадского В.И. о преобразовании биосферы в ноосферу явились для современного общества огромной подсказкой о будущем выборе развития всего человечества планеты Земля. И вероятно, не мало еще пройдет времени, прежде чем человек сможет в полной силе осознать свою сопричастность к судьбе планетарного организма.

Список литературы

1.            Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. - СПб.: ДЕАН, 2001.

2.            Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере. // Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков./Сост. Г.П. Аксенов. - М.: Современник, 2003.

3.            Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. // Вернадский В.И. Начало и вечность жизни./Сост., вступ. ст., коммент. М.С. Бастраковой, И.И. Мочалова, В.С. Неаполитанской. - М.: Сов. Россия, 2003.

4.            Вернадский В.И. Об условиях появления жизни на Земле. // Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков./Сост. Г.П. Аксенов. - М.: Современник, 2002.

5.            Вернадский В.И. Общее понятие о биосфере. // Вернадский В.И. Начало и вечность жизни./Сост., вступ. ст., коммент. М.С. Бастраковой, И.И. Мочалова, В.С. Неаполитанской. - М.: Сов. Россия, 2004.

6.            Дубнищева Т.Я. Концепции Современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003.

7.            Захарченко М.П. и др. Современные проблемы экогигиены. Ч.2. – Киев, «Хрещатик», 2001.

8.            Пахустов Б.К. Концепции современного естествознания: УМК. – Новосибирск: СибАГС, 2001.

9.            Радкевич В.А. Экология. - Мн.: Выш.школа, 2003.

10.       Соколов Б.С. Вернадский и XX век. // Природа. - №2. – 2003. – стр. 25 – 48.

[1] Пахустов Б.К. Концепции современного естествознания: УМК. – Новосибирск: СибАГС, 2001. – с. 185.

[2] Радкевич В.А. Экология. - Мн.: Выш.школа, 2003. – с. 69.

[3] Дубнищева Т.Я. Концепции Современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003. – с. 227.

[4] Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. // Вернадский В.И. Начало и вечность жизни./Сост., вступ. ст., коммент. М.С. Бастраковой, И.И. Мочалова, В.С. Неаполитанской. - М.: Сов. Россия, 2003. – с. 164.

[5] Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере. // Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные труды. Воспоминания современников. Суждения потомков./Сост. Г.П. Аксенов. - М.: Современник, 2003. – с. 28.

[6] Там же. – с. 30.

[7] Вернадский В.И. Общее понятие о биосфере. // Вернадский В.И. Начало и вечность жизни./Сост., вступ. ст., коммент. М.С. Бастраковой, И.И. Мочалова, В.С. Неаполитанской. - М.: Сов. Россия, 2004. – с. 294.