Учение о биосфере

Особая роль в развитии учения о биосфере — оболочке Земли, строение и организованность которой обусловлены жизнедеятельностью организмов, — принадлежит Владимиру Ивановичу Вернадскому (1863—1945). По его утверждению, биосфера — планетарное явление космического характера.

«В архивах науки, в том числе и нашей, мысль о жизни как о космическом явлении существовала уже давно. Столетия назад, в конце XVII в. голландский ученый Христиан Гюйгенс (1629—1695) в своей предсмертной работе, в книге “Космотеорос”, вышедшей в свет уже после его смерти, научно выдвинул эту проблему... Гюйгенс... установил научное обобщение, что “жизнь есть космическое явление, в чем-то резко отличное от косной материи”. Это обобщение я назвал недавно “принципом Гюйгенса”»1.

После нескольких лег гражданской войны, полной экономической разрухи, уже с конца 20-х гг. XX в. намечается бурный взлет творческой мысли в России, ведущую роль в котором играла интеллигенция, сохранившая свой духовный потенциал и перенесшая его в новое общество. Этот парадокс, заключавшийся в том, что, несмотря на преследования и физическое уничтожение интеллигенции, Россия в 30-е гг. XX в. вышла на передовые рубежи мировой науки. В дореволюционной России наука была связана в основном с университетами. Отбор студентов на университетские кафедры был очень строгим. Высокое качество преподавания сопровождалось возможностью стажировки по окончании университета в самых лучших научных лабораториях за рубежом. В европейских странах существовали даже специальные русские научно-технические центры.

Обстановка высокой требовательности к студентам и молодым специалистам, широкие возможности контактов с крупнейшими европейскими учеными, свободное владение несколькими иностранными языками — все это обусловило появление в России в предреволюционные годы «могучей кучки» ученых. Среди биологов (экологов) и географов можно назвать таких выдающихся деятелей науки, как И. П. Павлов, А. Н. Северцов, Н. М. Кни- пович, В. Л. Комаров, В. Н. Сукачёв, Л. С. Берг, Г. Н. Высоцкий и другие. В их числе был и великий энциклопедист XX в. В. И. Вернадский[1] [2].

В. И. Вернадский в студенческие годы в Петербурге был учеником В. В. Докучаева, которого справедливо называют основоположником современной физической географии. Докучаев первым в конце XIX в. отметил присущую географии потребность синтезировать знания частных наук для комплексного изучения природы земной поверхности. Приведем его слова, подытоживающие достижения естествознания XIX в. и намечающие новые задачи географии: «Не подлежит сомнению, что познание природы — ее сил, стихий, явлений и тел — сделало в течение XIX столетия такие гигантские шаги, что само столетие нередко называют веком естествознания, веком натуралистов. Но, всматриваясь внимательнее в эти величайшие приобретения человеческого знания..., нельзя не заметить одного весьма существенного и важного недочета.... Изучались главным образом отдельные тела — минералы, горные породы, растения и животные — и явления, отдельные стихии — огонь (вулканизм), вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука и достигла удивительных результатов, но не их соотношение, не та генетическая, вековечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительными, животными и минеральными царствами, с одной стороны, и человеком, его бытом и даже духовным миром — с другой. А между тем именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, ядро истинной натурфилософии — лучшую и высшую прелесть естествознания»[3].

В. И. Вернадский раскрывает ведущую роль живых организмов в трансформации солнечной энергии и преобразовании веществ, слагающих наружные оболочки Земли: «По существу, биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию, — пишет Вернадский, — лучи Солнца обуславливают главные черты механизма биосферы... Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера». Живое вещество, по словам Вернадского, выполняет космическую функцию, связывая Землю с космосом: «Вещество биосферы благодаря им (солнечным лучам) проникнуто энергией; оно становится активным, собирает и распределяет в биосфере полученную в форме излучений энергию, превращает ее в конце концов в энергию в земной среде свободную, способную производить работу... Лик Земли ими меняется, ими в значительной мере лепится. Он не есть только отражение нашей планеты, проявление ее вещества и ее энергии — он одновременно является и созданием внешних сил космоса»1. Вернадский подчеркивает, что, используя солнечную энергию, живое вещество выполняет гигантскую химическую работу. Поскольку речь идет о преобразовании живыми организмами земных веществ, Вернадский назвал эти процессы биогеохимическими: «Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном, интенсивном движении. Из них все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет...»[4] [5]

Остановимся на изложении ключевых положений учения о биосфере, используя работы не только Вернадского, но и современных авторов:

1) определим понятие «биосфера», 2) рассмотрим функции живого вещества и 3) сформулируем закон сохранения (бережливости)[6].

Понятие «биосфера», по мнению В. И. Вернадского, было сформулировано (без употребления самого термина) Ж. Б. Ламарком в начале XIX в. А. Гумбольдт выделял сферу жизни как неотъемлемую часть географической оболочки. Наконец, Э. Зюсс в 1875 г. при рассмотрении основных оболочек Земли: лито-, атмо- и гидросферы — полагал, что в области взаимодействия верхних сфер и литосферы можно выделять самостоятельную оболочку — биосферу. Э. Зюсс впервые ввел этот термин в науку. Определяя биосферу, Вернадский вводит понятие «живое вещество» — совокупность всех живых организмов. Область распространения живого вещества включает нижнюю часть воздушной оболочки (атмосферы), всю водную оболочку (гидросферу) и верхнюю часть твердой оболочки (литосферы) (рис. 2.1). Вернадский четко обозначает верхний и нижний пределы распространения жизни. Верхний обусловливается лучистой энергией, приходящей из космоса, губительной для живых существ. Речь идет о жестком ультрафиолетовом излучении; оно задерживается озоновым экраном, нижняя граница которого проходит на высоте около 15 км: это верхняя граница биосферы. Нижний предел жизни в литосфере связан с повышением температуры в земных недрах. На глубине 3—3,5 км температура достигает 100°С. Наибольшую мощность биосфера имеет в океане: от поверхности до максимальных глубин (11 022 м) в нем обитают живые существа.

Для биосферы характерно не только присутствие живого вещества. Она обладает также следующими тремя особенностями:

  • 1) в ней в значительном количестве содержится жидкая вода;
  • 2) на нее падает мощный поток солнечной энергии;
  • 3) в биосфере проходят поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах — твердой, жидкой и газообразной. Все это служит предпосылкой для активного обмена веществом и энергией, в котором большую роль играют организмы. Биосфера — главная арена жизни и хозяйственной деятельности человека1. [7] [5]
Распределение живых организмов в биосфере

Рис. 2.1. Распределение живых организмов в биосфере2:

1 — озоновый слой; 2 — граница снегов; 3 — почва; 4 — животные, обитающие в пещерах; 5 — бактерии в нефтяных водах

  • [1] Вернадский В. И. Труды по геохимии. М.: Наука, 1994.
  • [2] См.: Петров К. М. Геоэкология.
  • [3] Глазачев С. Я, Косоножкин В. И. Экология. Аудиторный практикум.
  • [4] Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. М.: Айрис-пресс, 2004.
  • [5] Там же.
  • [6] См.: Петров К. М. Общая экология: взаимодействие общества и природы : учеб, пособие для вузов. 3-е изд. СПб.: Химия, 2000.
  • [7] См.: Петров К. М. Общая экология: взаимодействие общества и природы.
  • [8] Там же.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >