"Hаучное наследие В.И.Веpнадского. Биосфера и место в ней человека" - читать интересную книгу автора

Общая экология. Глава6

Глава 6. Hаучное наследие В.И.Веpнадского. Биосфера и место в ней человека


6.1. Открытие биосферы


Биосфера - живая оболочка земли. Автором термина "биосфера" является французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк, который употребил его в 1803 г. в труде по гидрогеологии Франции для обозначения совокупности организмов, обитающих на земном шаре. Затем термин был забыт. В 1875 г. его "воскресил" профессор Венского университета геолог Эдуард Зюсс (1831 - 1914) в работе о строении Альп. Он ввел в науку представление о биосфере как особой оболочке земной коры, охваченной жизнью. В таком общем смысле впервые в 1914 г. использовал этот термин и В. И. Вернадский в статье об истории рубидия в земной коре. Однако, учение В. И. Вернадского о биосфере было еще впереди. Его книга "Биосфера", переведенная затем на французский и английский языки, вышла в 1926 г. Статьи по этой тематике он публиковал до конца жизни. Изучение геохимической роли живого вещества В. И. Вернадский считал своей основной научной задачей. Но его главные мысли о биосфере, глубина и значение его идей только теперь начинают осознаваться обществом. К сожалению, как зарубежные, так и отечественные исследователи раньше мало опирались на труды В. И. Вернадского, часть из которых впервые была опубликована только в конце 70-х гг. Идеям В. И. Вернадского предстоит сыграть ключевую роль в формировании мировоззрения современного человека, в понимании им своего места в природе и ответственности за будущее биосферы, в формировании новой экологической морали

Естественно, что в своих построениях В. И. Вернадский опирался на эмпирические данные своего времени, которые во многом устарели с позиций современности. Но главные его мысли об уникальной роли "живого вещества", которое неразрывно связано с окружающей материей и космическим пространством, учение о биосфере как развивающейся и самоорганизующейся системе, еще долго будут служить науке. Многие затронутые им проблемы остаются до сих пор нерешенными или спорными: возникновение жизни, ноосфера и другие. Их актуальность в наши дни свидетельствует о могуществе и гениальности теоретических обобщений В. И. Вернадского, который во многом опередил свое время.

Взглянем на нашу планету глазами В. И. Вернадского. Он подчеркивал, что не строил никаких гипотез, а пытался описать картину планетного процесса на основе эмпирических обобщений. "Основные физические и химические свойства нашей планеты меняются закономерно в зависимости от их удаления от центра. В концентрических отрезках они идентичны, что может быть установлено исследованием" (В. И. Вернадский, 1926). Возможно выделить большие концентрические области и дробные внутри них, называемые земными оболочками, или геосферами. Можно предполагать, что в глубоких областях Земли имеются достаточно устойчивые равновесные системы: ядро и мантия, а над ними - земная кора.

Вещество ядра, мантии и земной коры, вероятно, отделено друг от друга, и если переходит из одной области в другую, то очень медленно.

Можно ли открыть биосферу? Если согласиться с определением В.И., что:
"Биосфера - это среда нашей жизни, это та "природа" которая нас окружает, та "природа" о которой мы говорим в разговорном языке", если учесть, что "Человек - прежде всего - своим дыханием, проявлением всех своих функций, неразрывно связан с этой "природой", хотя бы он жил в городе или в уединенном домике", вопрос о возможности открытия биосферы звучит чисто риторически.

И все-таки открытие биосферы состоялось. Состоялось потому что понятие Биосферы и ее синонима Лика Земли, введенные австpийским геологом Э.Зюссом, оказались "... коренным образом измененные ходом дальнейшего исследования...". Потому что в результате этих исследований стало "...ясно, что Лик Земли не является результатом "случайных явлений", а отвечает определенной резко ограниченной геологической земной оболочке – биосфере. Одной из многих других, оболочек, имеющих определенную структуру, характерную для земных планет." Эту структуру удобно называть организованностью по характеру идущих в ней геологических процессов". И далее уточняется: "Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей". Соответственно, "...совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих" определена В.И.Вернадским как живое вещество, "численно выраженное в элементарном химическом составе весе и энергии".

Здесь, в этом определении места и значения живого вещества в геологических процессах, в геологической истории земли и кроется формула открытия биосферы, влекущая за собой множество следствий, которые в такой же мере являются открытиями и ориентирами новых научных направлений.

Приведем пять постулатов В.И.Вернадского, относящихся к функции биосферы.

Постулат первый: "С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни". Смысл сказанного однозначен: первобытная биосфера изначально была представлена богатым функциональным разнообразием.

Постулат второй: "Организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте... ". И далее: "Первое появление жизни... должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы".

Третий постулат: "В общем монолите жизни, как бы не менялись его составные части, их химические функции не могли быть затронуты морфологическим изменением". Смысл приведенных постулатов таков: первичная биосфера была представлена "совокупностями" организмов типа биоценозов, которые и были главной "действующей силой" геохимических преобразований, а морфологические изменения компонентов этих "совокупностей" не отражались на их "химических функциях".

Постулат четвертый: "Живые организмы... своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений... порождают одно из грандиознейших планетных явлений... миграцию химических элементов в биосфере", поэтому "на всем протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас".

И пятый постулат: "Все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами".

Какие же именно "геохимические функции" имел в виду Вернадский? Он определил их такими терминами: газовая, кислородная, окислительная, кальциевая, восстановительная, концентрационная, разрушение органических соединений, восстановительное разложение, метаболизм и дыхание. Функций этих было достаточно, чтобы "былая биосфера" сыграла свою определяющую роль в становлении оболочек Земли - атмосферы, гидросферы, литосферы и геосферы. Современная наука о биосфере те же функции классифицирует по пяти категориям: энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная.

Естественно возникает вопрос, какой же механизм функционировал и продолжает обеспечивать способность биосферы выполнять геологические. а также и экологические функции?

В классических направлениях современной геологической науки движущими силами развития Земли как планеты полагаются ее внутренние процессы, приводящие, в конечном итоге, к тем или иным деформациям ее поверхности, к борьбе эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) сил. В лучшем случае геологи нисходят до признания роли накопления органики при формировании некоторых видов осадочных пород, например каустобиолитов, органогенных известняков и их метаморфических производных. Между тем именно биосфера принимает на себя и перерабатывает основную часть притока к поверхности Земли космической, главным образом - солнечной энергии. Попробуем сопоставить несколько цифр.

Биологическая продуктивность биосферы, всего живого вещества Земли составляет 1,7*1015 МДж/год. По абсолютному своему значению она сопоставима, в пределах одного порядка величин, с такими глобальными геологическими процессами, как энергия приливно-отливных течений 2,3*1015 MДж/год, энергия движения воздушных масс атмосферы - 1,3*1015 МДж/год и величина теплового потока из недр Земли, равная 1,3*1015 МДж/год; на порядок выше энергии землетрясений Земли и на два порядка выше энергии речного стока и вулканических извержений.

Сопоставляя приведенные цифры, необходимо иметь в виду, что значение биологической продуктивности отвечает энергии, накопленной в массе сухого вещества. Однако хорошо известно, что накопление какой то массы органического вещества, требует поглощения солнечной энергии на два порядка выше. Следовательно, реальное поглощение солнечной энергии биосферой Земли по своим масштабам превышает не меньше чем на порядок любой из глобальных геологических процессов, формирующих Лик Земли.

  • Часть солнечной энергии поглощенная биосферой и вторично освобождающаяся при дыхании, испарении и обмене веществ всех живых организмов, фактически расходуется на ход :
  • процессов стабилизации состава атмосферы и водных масс,
  • биогеохимической миграции атомов,
  • биогеохимической переработки горных пород приповерхностной части Земной коры,
  • почвообразовательных процессов,
  • формирования термовлажностного режима приземного слоя тропосферы.

Однако энергия развития живого вещества, биогенная энергия, не есть нечто постоянное. Любая биологическая или биокосная система, находясь в состоянии "устойчивой неравновесности", т.е. подвижного динамического равновесия с окружающей ее средой, и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Эти позиции закреплены в двух биогеохимических принципах В.И.Вернадского:

  • Геохимическая биогенная энергия стремиться в биосфере к максимальному проявлению (первый биогеохимический принцип) и
  • При эволюции видов выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию (второй биогеохимический принцип).

Все сказанное делает необходимым уточнить "что есть биосфера, каков ее состав?" и мы снова обращаемся к трудам В.И.Вернадского [2.1, c.58-60] "...Вещество ее (биосферы, прим.авт.) состоит из семи глубоко разнородных частей, геологически не случайных.

  • Во первых - из совокупности живых организмов, живого вещества, рассеянного в мириадах особей, непрерывно умирающих и рождающихся, обладающих колоссальной действенной энергией (биогеохимической энергией) и являющихся могучей геологической силой, нигде на планете больше не существующей, связанной с другим веществом биосферы только биогенной миграцией атомов. Концентрация живым веществом определенных химических элементов в биосфере есть, по-видимому - биогенный - геологический процесс".
  • "Во вторых мы имеем дело с веществом, создаваемым и перерабатываемым жизнью, т.е. живыми организмами, с биогенным веществом, источником чрезвычайно мощной потенциальной энергии (каменный уголь, битумы, известняки, нефть и т.д.)".
  • "В третьих, мы имеем вещество, образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует: косное вещество, из которых только газообразное и жидкое ( и дисперсное твердое) являются на поверхности биосферы носителями свободной энергии".
  • "Четвертая часть вещества - это биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамические равновесные системы тех и других. Таковы вся океаническая и почти вся другая вода биосферы, нефть, почва, кора выветривания и т.д. "В этих сложных биокосных "организованных массах" резко проявляется "геохимическая энергия живого вещества - биогеохимическая энергия".
  • "В пятых - вещество, находящееся в радиоактивном распаде в форме немногих относительно прочных радиоактивных элементов.."
  • "...шестой формой вещества, рассеянными атомами, которые непрерывно создаются из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений..."проникнуто все вещество биосферы".
  • Наконец седьмым типом вещества является вещество космического происхождения, поступающее на поверхность Земли из космоса."

И так, известны состав вещества биосферы и в определенной степени соотношение отдельных компонентов ее вещества и основной источник энергии его развития и преобразования. Каковы же ее пределы? По В.И.Вернадскому "Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни". Каковы же критерии его существования, в частности в пределах земных недр?

"Неизбежно существует нижняя граница биосферы в области, в которой по условиям температуры, химической активности и физического состояния вещества явления жизни иметь место не могут" Это вызывается тремя факторами, проявляющимися в том, что происходит:

1) повышение температуры по направлению к центру планеты, геотермическая ступень..."

2) переход воды в газообразное состояние и

3) исчезновение трех физических состояний химических соединений (твердого, жидкого и газообразного, прим.авт.) и замена их единым глубинно-планетным состоянием материи".

При этом неоднократно подчеркивается, что "Стратисфера - оболочка осадочных пород - в значительной мере явно биогенного происхождения и находится очень часто, может быть всегда, в верхней своей части в области подземного живого вещества (частью в форме латентной жизни) т.е. в биосфере". В какой то мере сказанное относится и к метаморфическим породам и к интрузивам, которыми переработаны осадочные образования либо которые подняты тектоническими процессами в биосферу. Полностью к биосфере относится также и тропосфера и часть стратосферы.

Однако при всей этой огромной мощности биосферы и ее проникновения в смежные оболочки земной коры, образование живого вещества и реализация его энергетического потенциала осуществляется в тонком слое на поверхности континентов и океана.

На земной поверхности живое вещество сосредоточено в области геохор "...в виде тонкого слоя (иногда В.И. называет его пленкой жизни) подвижного и изменяющегося, огромная геологическая роль которого только сейчас начинает выявляться, и геологами, к сожалению мало учитывается". Последнее замечание В.И. правомерно и по сию пору. Надобно пояснить и непривычный для нас, но обычный для сибирских географов термин "Геохора": он применен В.И. в соответствии с греческим началом geo - Земля и hora - пространство, место, как пояс ландшафтов, взамен понятия ландшафт. В дальнейшем этот термин был широко использован учеными Института географии СО РАН.

Нельзя не отметить, что плодотворные идеи В.И., касающиеся степени воздействия живого вещества на земную кору, нашли отражение и у ландшафтоведов, определяющих мощность ландшафтной сферы по крайней мере не менее мощности осадочной оболочки Земли. Хотя есть и иные точки зрения, и не всегда, изучая ландшафты, целесообразно достигать подобных глубин.

6.2. Живое вещество и жизнь


И так, "Я буду называть живым веществом, - писал В.И, - совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы, составляющие совокупность, будут являться элементами живого вещества. Мы будем при этом обращать внимание не на все свойства живого вещества, а только на те, которые связаны с его массой (весом), химическом составом и энергией. В таком употреблении живое вещество является новым понятием в науке".

Однако новым в науке является и оценка роли живого вещества в геологических процессах и необходимость отказаться от идеи, что живое вещество Земли, жизнь на Земле формировались и развивались, как следствие развития вещества косного. Этот вопрос в трактовке В.И. мы рассматривался выше, при обсуждении проблем зарождения жизни на Земле. Здесь мы подчеркнем лишь, что:

  • Современное живое вещество генетически родственно всем прошлым организмам;
  • В современную эпоху живое вещество так же влияет на химический состав земной коры, как и в прошлые эпохи.
  • Существует константное (постоянное, прим. авт.) количество атомов, захваченных в данный момент живым веществом и
  • Энергия живого вещества есть преобразованная, аккумулированная энергия Солнца".

Постоянство количества живого вещества определяется следующими обстоятельствами.

  • Во первых - предельно максимальной... величиной биогеохимической энергии размножения;
  • Во вторых - "ограниченностью площади, (территории, прим.авт.), доступной заселению организмами", включая как территории континентов, так и океанические пространства.
  • В третьих - постоянством в многолетнем режиме величины солнечной радиации - энергетической основы развития жизни и биогеохимической миграции на Земле.

Ранее (Глава 1) мы останавливались на свойствах живого вещества. Вернемся еще раз к рассмотрению различия между живыми и косными естественными телами в их проявлениях в биосфере, вслед за В.И.Вернадским с некоторыми сокращениями его текста (табл.6.1).

Таблица 6.1.

Живые и косные естественные тела и их проявления в биосфере
Косные естественные телаЖивые естественные тела
I. Тел, аналогичных живым естественным дисперсным телам, - в косной части биосферы нет. Дисперсное косное вещество сосредотачивается в биосфере; в более глубоких частях планеты оно заглушается давлением. Оно (косное вещество) создается или при умирании живого вещества или под влиянием газовых или жидких фаз, всегда являющихся биокосными Проявляются только в биосфере и только в форме дисперсных тел в виде живых организмов и их совокупностей - в макроскопических (поле тяготения) и в микроскопических разрезах реальности.
II. В косных естественных телах нет проявления правизны и левизны, не подчиненных законам симметрии твердого тела Правизна-левизна характеризует состояние пространства занятого телом живого организма и его проявлений в окружающей организм среде
  III. Новое косное естественное тело создается физико-химическими и геологическими процессами, безотносительно к ранее бывшим естественным телам, живым или косным. Процессы его образования могут идти и в живых телах, изменяясь в своих проявлениях и давая биокосные естественные тела, внедренные в живое естественное тело.           Новое живое естественное тело - живой организм родиться только от другого организма. Абиогенеза в биосфере нет. Нет и признаков его былого проявления в геологическом времени. Живой организм родиться поколениями из живого такого же (в сущности близкого) организма. В ходе геологического времени происходят по невыясненным еще сейчас законам процессы мутации и рождение морфологически и физиологически иного нового поколения организмов, отличного от старого (эволюция видов)
IV. Процессы, создающие косное естественное тело, обратимы во времени. Пространство, в котором они идут, неотличимо от изотропного или анизотропного пространства Евклида. Процессы, создающие живое естественное тело, необратимы во времени. Возможно. что это окажется следствием особого состояния пространства-времени, имеющего субстрат, отвечающий неевклидовой геометрии
V. Размножения нет. Создается косное естественно тело физико-химическими и геологическими процессами, синтетически воспроизводимыми экспериментом. Живое естественно тело создается размножением - созданием нового живого естественного тела из предшествующего живого естественного тела из поколения в поколение. Оно создается сложным биохмическим процессом, не выходя из своего состояния пространства.
VI. Число косных естественных тел не зависит от размеров планеты, а определяется свойствами планетной материи-энергии. Биосфра получает и отдает непрерывно материю-энергию в космическое пространство. Существует с ним непрерывный материально-энергетический обмен. Число живых естественных тел количественно связано с размерами определенной земной оболочки биосферы. Допустима и требует проверки - рабочая научная гипотеза о космическим обмене живых естественных тел.
  VII. Площадь и объем проявления косных естественных тел не ограничены в пределах планеты и масса их колеблется в геологическом времени. Масса живых веществ (совокупностей живых естественных тел) близка к пределу и, по-видимому, остается подвижно-неизменной (квазистационарной, прим.авт.) в течение геологического времени. Она определяется в конце концов количеством и колебаниями лучистой солнечной энергии, охватывающей биосферу.
VIII. Минимальный размер косного естественного тела определяется дисперсностью материи-энергии - атомом, электроном, корпуксулой, нейтроном и т.д. Максимальный размер определяется размерами планеты, которая само по себе может быть рассматриваема как биокосное естественное тело. Диапазон размеров огромен - 1022 Минимальный размер живого естественного тела определяется дыханием, главным образом газовой миграцией атомов Максимальный размер по наблюдению в течение геологического времени, не превышает размеров для животных и растений, равных сотням метров. Дипазон колебаний равен 1010
IX. Химический состав косных естественных тел всецело является функцией состава окружающей среды, в которой они создаются Химический состав живых организмов образуется ими самими из окружающей среды, из которой они питанием и дыханием выбирают нужные им для жизни и размножения - для создания новых живых естественых тел – химические элементы...
Х. Количество разных химических соединений - молекул и кристаллов - в косных естественных телах земной коры, следовательно и биосферы, ограничено. Существуют немногие тысячи естественных "земных"-, а вероятно и "космических" соединений - молекул и кристаллических пространственных решеток. Этим определяется ограниченное количество видов косных естественных тел биосферы и ее биокосных естественных тел. Количество химических соединений в живых естественных телах и количество характеризуемых ими живых естественных тел безгранично. Мы знаем уже миллионы видов организмов и миллионы миллионов отвечающих им молекул и кристаллических решеток.
XI. Все природные процессы в области естественных косных тел - за исключением явлений радиоактивности - уменьшают свободную энергию среды ( процессы обратимые), в данном случае - свободную энергию в биосфере. Природные процессы живого вещества в их отражении в биосфере увеличивают свободную энергию биосферы
           

Мы опускаем здесь сопоставление живого и косного вещества на изотопном уровне, поскольку в этом отношении в последние годы получено много новых данных, которые В.И.Вернадским не могли анализироваться.

6.3. Биосфера и место в ней человека


Закончив анализ идей В.И., относящихся к организации биосферы и ее живого вещества, обратимся к положению человека в системе биосферы Земли. Оно определяется тем, что "Человечество как живое вещество неразрывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки земли - ее биосферой. Оно не может физически быть от нее независимым ни на одну минуту". Однако и само человечество есть закономерный продукт развития биосферы, развития образующего ее живого вещества, как природного тела. В.И. подчеркивает: "Организованность биосферы, организованность живого вещества - должна рассматриваться как равновесия, подвижные, все время колеблющиеся в историческом и геологическом времени около точно выражаемого среднего. Смещения и колебания этого среднего непрерывно проявляются не в историческом, а в геологическом времени... никогда какая ни будь точка (например атом или химический элемент) не возвращается в зоны веков тождественно к прежнему положению".

Организованность биосферы, живого вещества и образующих его организмов, в подобной трактовке, при примерно равной его массе на протяжении геологической истории Земли, неизбежно ведет к тому, что: "Во первых, в ходе геологического времени растет мощность выявления живого вещества в биосфере, увеличивается его в ней значение и его воздействие на косное вещество биосферы". И не менее важно второе - "...процесс эволюции видов в ходе геологического времени - резкое изменение самих живых природных тел". В.И. подчеркивает, что "Только в живом веществе мы наблюдаем резкое изменение самих природных тел с ходом геологического времени...(и очень точное, прим.авт.) - Живое вещество является пластичным, приспосабливается к изменениям среды, но, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне за-висимости от изменения среды".

Ученик и последователь В.И.Вернадского, ак. К. П. Флоренский, оценивая научное наследие В.И.Вернадского, подчеркивает обнаруженный Вернадским факт, что "... на фоне почти постоянного количества живого вещества, которое заняло все биологические ниши на заре истории Земли, на фоне морфологической эволюции организмов, в которой усовершенствование идет медленно и достаточно беспорядочно, есть один и четко направленный и важный для человечества процесс - это процесс цефализации, т.е. усовершенствования центральной нервной системы. Мозг оказался наиболее важным средством, обеспечившим развитие вида. Постепенно развиваясь, на каком то этапе именно мозг человека, его разум, поставил человека в особые отношения со средой".

Примечательны аргументы В.И.Вернадского в неизбежности именно такого хода событий. "Длившийся более двух миллиардов лет этот выражаемый полярным вектором, т.е. проявляющий направленность, эволюционный процесс неизбежно привел к созданию мозга человека рода Homo, примерно больше половины миллиона лет тому назад". И далее, апофеоз человеческой мысли: "Без образования мозга человека не было бы его научной мысли, а без научной мысли не было бы геологического эффекта - перестройки биосферы человеком".

Следовательно, неизбежно, что "...эволюция видов переходит в эволюцию биосферы" и, в свою очередь, "Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние - ноосферу". Поскольку мысль и деятельность человека охватили все пространство земли, завершился процесс "полного заселения биосферы человеком...". Отсюда вытекает, в свою очередь, что и мысль человека есть явление планетного масштаба.

Здесь мы прикасаемся к вопросу до конца не разработанному, но безусловно требующему глубокого осмысления.

Рассматривая биогенную миграцию атомов (надо напомнить, что это форма существавания живого вещества), В.И.Вернадский подразделяет ее на три рода: биогенная миграция атомов 1-го рода осуществляется микроскопическими организмами и микробами, характеризуется огромной интенсивностью, связанной с малым их объемом и весом и биогенную миграцию атомов 2-го рода, свойственную организмам многоклеточным. В.И. подчеркивает, что в геологическом и геохимическом отношении роль одноклеточных многократно превалировала до последнего времени.

Однако жизнь каждого организма проявляется еще и в возникновении 3-го вида биохимической миграции атомов, связанного не столько с размножением и физическим развитием данного вида, сколько именно с его жизнедеятельностью. В качестве примера он приводит воздействие на почву грызунов землероев, дождевых червей, термитов. Подчеркивая, что до участия человека, этот вид геохимической миграции атомов играл резко подчиненную роль.

Оценивая биохимические функции человека так же, как и других многоклеточных организмов, В.И. подчеркивает, что создаваемая таким образом энергия отходит на второй план перед биогенной миграцией атомов 3-го рода, поскольку человек получил возможность регулировать биогенную миграцию атомов 2-го рода: свое размножение и размножение всех других организмов, в среде которых он живет. "Перед ним открылись перспективы, которых еще не существовало на нашей планете и в пределах планеты не видно границ, которые могут быть поставлены биогенной миграции атомов 3-го рода, вызываемой человеческим разумом и трудом...".

Действительно, таких пределов, объективно говоря нет. И, одновременно, нельзя не видеть стремительного разрушения природной среды, связанного именно 3-м видом биохимической миграции атомов, приводящим к нарушению химического баланса биосферы и образующего ее живого вещества. Можно аргументировать высказаное частным примером: за последние 100 лет численность людей на Земле и, соответственно, накопленной им биологической энергии, возросли в 5 раз. В то же время энергетический потенциал человечества, представляющий собой 3-й вид биогенной (в современной терминологии - антропогенной или техногенной) миграции атомов, обеспечивающий его весьма относительное благополучие, возрос, за тот же период, в 1000 раз.

Однако, такие возможности многократного изменения темпов биогенной миграции атомов, восстановления накопленной в процессе эволюции земной коры солнечной энергии, использование энергии ядерной, становятся возможны лишь благодаря развитию и работе человеческой мысли. В.И.Вернадский подчеркивает парадоксальность сложившейся ситуации, суть которой сводится к тому, что не являясь формой энергии, "..человеческий разум производит действия, как будто ей отвечающие".

6.4. Ученье В.И.Вернадского о ноосфере.


В словаpе H.Ф.Реймеpса можно найти также опpеделение ноосфеpы: "Ноосфеpа - буквально "мыслящая оболочка", сфеpа pазума, высшая стадия pазвития биосфеpы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества, с пеpиодом, когда pазумная человеческая деятельность становится главным, опpеделяющим фактоpом pазвития на Земле" (Реймеpс, 1990, с.305). Однако, понятия "цивилизованное человечество", "pазумная человеческая деятельность" можно тpактовать по-pазному. Hе понятно, также наступил ли пеpиод ноосфеpы или нет. Хотя слово "ноосфеpа" пpочно входит в соответствующие pоссийские словаpи (Философский словаpь, 1980); идея ноосферы недостаточно овладела не только общественным сознанием, но и научным миpом. В то же вpемя шиpоко используются заpубежные теpмины коэволюция и sustainable development (устойчивое pазвитие, англ.).

Hекотоpые автоpы считают, что идеи воплощенные в ноосфеpе были безусловно утопическими или даже вpедными. Hапpимеp, в учебном пособии по социальной экологии В.И. пpизнается утопистом от экологии: "...идея ноосфеpы была наиболее яpким выpажением "синдpома покоpения", нашедшего благодатную почву в идеологии маpксизма и мечтах о светлом социалистическом и коммунистическом будущем со всеобщей спpаведливостью. Hоосфеpа понималась Веpнадским как сфеpа pазума, планетаpный аналог коммунизма, гаpмоническое соединение пpиpоды и общества, тоpжество pазума и гуманизма, слитые воедино наука, общественное pазвитие и госудаpство, миp без оpужия, войн и экологических пpоблем, в котоpом pеализуется веpа человечества в великую миссию науки" (Б.М.Миpкин, Л.Г.Hаумова, 1993, с.).

Так что же понимал под ноосфеpой сам Веpнадский? Реальность это или утопия? Попробуем пpоанализиpовать и pазобpать эти вопpосы.

В пеpвой половине XX века пpактически отсутствовала, доминиpующая в совpеменной науке системная паpадигма, котоpая ныне шиpоко используется пpи исследовании биосфеpы. Впpочем сегодня можно сказать, что В.И. пpи описании биосфеpы использовал системный подход. В.И. неоднокpатно подчеpкивал, что гpаницы биосфеpы опpеделяют живые оpганизмы, которые одновременно "являются функцией биосфеpы и теснейшим обpазом матеpиально и энеpгетически с ней связаны" и более того "ее опpеделяют", являясь "огpомной геологической силой". Он, по всей видимости, пеpвым выpазил мысль, что "живые оpганизмы как нечто целое и единое", введя теpмин живого вещества т.е. "совокупности всех живых оpганизмов, в данный момент существующих, численно выpаженных в элементаpном химическом составе, в весе, в энеpгии.

Сpеди многих типов систем выделяют их динамические разновидности,. Именно к этому типу систем относится биосфеpа. Для поддеpжания своей оpганизованности и упоpядоченности такая система должна использовать энеpгию, поступающую извне или, система должна быть откpытой. "Благодоpя космическим излучениям биосфеpа получает во всем своем стpоении новые, необычные и неизвестные для земного вещества свойства, и отpажающей ее в космической сpеде лик Земли выявляет в этой сpеде новую, измененную космическими силами, каpтину земной повеpхности". Исходя из этого В.И. опpеделяет биосфеpу "как оболочку, в котоpой могут пpоисходить изменения, вызванные пpиходящим излучением". "По существу", пишет он, "биосфеpа может быть pассматpиваема как область земной коpы, занятая тpансфоpматоpами, пеpеводящими космические излучения в действенную земную энеpгию - электpическую, химическую, механическую, тепловую и т.д.". Ныне биосфеpа понимается как самая кpупная экосистема.

Рассматpивая вещество, составляющее биосфеpу, Веpнадский pазличает косное и живое вещество. Косное вещество pезко пpеобладает по массе и по объему. Живое вещество по массе составляет ничтожную часть нашей планеты "количество его исчисляется пpимеpно 0.25% биосфеpы по весу". Пpичем "масса живого вещества остается в основном постоянной и опpеделяется лучистой солнечной энеpгией заселения планеты". В настоящее вpемя этот вывод называется законом константности. Согласно ему можно оценивать биологическую пpодуктивность pегионов биосфеpы. Следует учитывать, что пpи замене высокоpазвитые виды и экосистемы обычно вытесняются дpугими, более низкого уpовня оpганизации, поэтому полезные для человека фоpмы могут заменятся менее полезными, нейтpальными или вpедными. Этот закон может быть использован в пpоцессах упpавления пpиpодой.

Веpнадский также откpыл закон биогенной мигpации атомов: "Мигpация химических элементов на земной повеpхности и в биосфеpе в целом осуществляется или пpи непосpедственном участии живого вещества (биогенная мигpация), или же она пpотекает в сpеде, геохимические особенности котоpой (О2, СО2, H2 и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, котоpое в настоящее вpемя населяет биосфеpу, так и тем, котоpое действовало на Земле в течение всей геологической истоpии". Этот закон имеет большое теоpетическое и пpактическое значение. Поскольку люди воздействуют пpежде всего на биосфеpу и ее живое население, они тем самым изменяют условия биогенной мигpации атомов, создавая пpедпосылки для еще более глубоких химических пеpемен в истоpической пеpспективе. Таким обpазом, пpоцесс может стать самоpазвивающимся, не зависящим от желания человека и пpактически, пpи глобальном pазмахе, неупpавляемым. Отсюда одна из самых насущных потpебностей - сохpанение живого покpова Земли в относительно неизменном состоянии.

В.И. исходя из эмпиpических данных пpишел к выводу, что "на земной повеpхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые оpганизмы, взятые в целом. C исчезновением жизни на земной повеpхности шли бы лишь медленные, от нас скpытые изменения, связанные с земной тектоникой." Таким обpазом, именно под влиянием жизни значительная часть атомов, составляющих земную повеpхность, находятся в непpеpывном, интенсивном движении.

Известно также, что "живое вещество является пластичным, изменяется, пpиспосабливается к изменениям сpеды, но, возможно, имеет и свой пpоцесс эволюции, пpоявляющийся в изменении с ходом геологического вpемени, вне зависимости от изменения сpеды." Hа фоне геологического вpемени "pастет мощность выявления живого вещества в биосфеpе, увеличивается его в ней значение и его воздействие на косное вещество биосфеpы." "Эволюционный пpоцесс живых веществ непpеpывно в течение всего геологического вpемени охватывает всю биосфеpу и pазличным обpазом, менее pезко, но сказывается на ее косных пpиpодных телах. Уже по одному этому мы можем и должны говоpить об эволюционном пpоцессе самой биосфеpы в целом. Благодаpя эволюции видов, непpеpывно идущей и никогда не пpекpащающейся, pезко меняется отpажение живого вещества на окpужающей сpеде. Благодаpя этому пpоцесс эволюции - изменения - пеpеносится в пpиpодные биокосные и биогенные тела, игpающие основную pоль в биосфеpе, в почвы, в наземные и подземные воды. Почвы и pеки девона, напpимеp, иные, чем почвы тpетичного вpем
Общая экология. Глава6

Глава 6. Hаучное наследие В.И.Веpнадского. Биосфера и место в ней человека


6.1. Открытие биосферы


Биосфера - живая оболочка земли. Автором термина "биосфера" является французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк, который употребил его в 1803 г. в труде по гидрогеологии Франции для обозначения совокупности организмов, обитающих на земном шаре. Затем термин был забыт. В 1875 г. его "воскресил" профессор Венского университета геолог Эдуард Зюсс (1831 - 1914) в работе о строении Альп. Он ввел в науку представление о биосфере как особой оболочке земной коры, охваченной жизнью. В таком общем смысле впервые в 1914 г. использовал этот термин и В. И. Вернадский в статье об истории рубидия в земной коре. Однако, учение В. И. Вернадского о биосфере было еще впереди. Его книга "Биосфера", переведенная затем на французский и английский языки, вышла в 1926 г. Статьи по этой тематике он публиковал до конца жизни. Изучение геохимической роли живого вещества В. И. Вернадский считал своей основной научной задачей. Но его главные мысли о биосфере, глубина и значение его идей только теперь начинают осознаваться обществом. К сожалению, как зарубежные, так и отечественные исследователи раньше мало опирались на труды В. И. Вернадского, часть из которых впервые была опубликована только в конце 70-х гг. Идеям В. И. Вернадского предстоит сыграть ключевую роль в формировании мировоззрения современного человека, в понимании им своего места в природе и ответственности за будущее биосферы, в формировании новой экологической морали

Естественно, что в своих построениях В. И. Вернадский опирался на эмпирические данные своего времени, которые во многом устарели с позиций современности. Но главные его мысли об уникальной роли "живого вещества", которое неразрывно связано с окружающей материей и космическим пространством, учение о биосфере как развивающейся и самоорганизующейся системе, еще долго будут служить науке. Многие затронутые им проблемы остаются до сих пор нерешенными или спорными: возникновение жизни, ноосфера и другие. Их актуальность в наши дни свидетельствует о могуществе и гениальности теоретических обобщений В. И. Вернадского, который во многом опередил свое время.

Взглянем на нашу планету глазами В. И. Вернадского. Он подчеркивал, что не строил никаких гипотез, а пытался описать картину планетного процесса на основе эмпирических обобщений. "Основные физические и химические свойства нашей планеты меняются закономерно в зависимости от их удаления от центра. В концентрических отрезках они идентичны, что может быть установлено исследованием" (В. И. Вернадский, 1926). Возможно выделить большие концентрические области и дробные внутри них, называемые земными оболочками, или геосферами. Можно предполагать, что в глубоких областях Земли имеются достаточно устойчивые равновесные системы: ядро и мантия, а над ними - земная кора.

Вещество ядра, мантии и земной коры, вероятно, отделено друг от друга, и если переходит из одной области в другую, то очень медленно.

Можно ли открыть биосферу? Если согласиться с определением В.И., что:
"Биосфера - это среда нашей жизни, это та "природа" которая нас окружает, та "природа" о которой мы говорим в разговорном языке", если учесть, что "Человек - прежде всего - своим дыханием, проявлением всех своих функций, неразрывно связан с этой "природой", хотя бы он жил в городе или в уединенном домике", вопрос о возможности открытия биосферы звучит чисто риторически.

И все-таки открытие биосферы состоялось. Состоялось потому что понятие Биосферы и ее синонима Лика Земли, введенные австpийским геологом Э.Зюссом, оказались "... коренным образом измененные ходом дальнейшего исследования...". Потому что в результате этих исследований стало "...ясно, что Лик Земли не является результатом "случайных явлений", а отвечает определенной резко ограниченной геологической земной оболочке – биосфере. Одной из многих других, оболочек, имеющих определенную структуру, характерную для земных планет." Эту структуру удобно называть организованностью по характеру идущих в ней геологических процессов". И далее уточняется: "Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей". Соответственно, "...совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих" определена В.И.Вернадским как живое вещество, "численно выраженное в элементарном химическом составе весе и энергии".

Здесь, в этом определении места и значения живого вещества в геологических процессах, в геологической истории земли и кроется формула открытия биосферы, влекущая за собой множество следствий, которые в такой же мере являются открытиями и ориентирами новых научных направлений.

Приведем пять постулатов В.И.Вернадского, относящихся к функции биосферы.

Постулат первый: "С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни". Смысл сказанного однозначен: первобытная биосфера изначально была представлена богатым функциональным разнообразием.

Постулат второй: "Организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте... ". И далее: "Первое появление жизни... должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы".

Третий постулат: "В общем монолите жизни, как бы не менялись его составные части, их химические функции не могли быть затронуты морфологическим изменением". Смысл приведенных постулатов таков: первичная биосфера была представлена "совокупностями" организмов типа биоценозов, которые и были главной "действующей силой" геохимических преобразований, а морфологические изменения компонентов этих "совокупностей" не отражались на их "химических функциях".

Постулат четвертый: "Живые организмы... своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений... порождают одно из грандиознейших планетных явлений... миграцию химических элементов в биосфере", поэтому "на всем протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас".

И пятый постулат: "Все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами".

Какие же именно "геохимические функции" имел в виду Вернадский? Он определил их такими терминами: газовая, кислородная, окислительная, кальциевая, восстановительная, концентрационная, разрушение органических соединений, восстановительное разложение, метаболизм и дыхание. Функций этих было достаточно, чтобы "былая биосфера" сыграла свою определяющую роль в становлении оболочек Земли - атмосферы, гидросферы, литосферы и геосферы. Современная наука о биосфере те же функции классифицирует по пяти категориям: энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная.

Естественно возникает вопрос, какой же механизм функционировал и продолжает обеспечивать способность биосферы выполнять геологические. а также и экологические функции?

В классических направлениях современной геологической науки движущими силами развития Земли как планеты полагаются ее внутренние процессы, приводящие, в конечном итоге, к тем или иным деформациям ее поверхности, к борьбе эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) сил. В лучшем случае геологи нисходят до признания роли накопления органики при формировании некоторых видов осадочных пород, например каустобиолитов, органогенных известняков и их метаморфических производных. Между тем именно биосфера принимает на себя и перерабатывает основную часть притока к поверхности Земли космической, главным образом - солнечной энергии. Попробуем сопоставить несколько цифр.

Биологическая продуктивность биосферы, всего живого вещества Земли составляет 1,7*1015 МДж/год. По абсолютному своему значению она сопоставима, в пределах одного порядка величин, с такими глобальными геологическими процессами, как энергия приливно-отливных течений 2,3*1015 MДж/год, энергия движения воздушных масс атмосферы - 1,3*1015 МДж/год и величина теплового потока из недр Земли, равная 1,3*1015 МДж/год; на порядок выше энергии землетрясений Земли и на два порядка выше энергии речного стока и вулканических извержений.

Сопоставляя приведенные цифры, необходимо иметь в виду, что значение биологической продуктивности отвечает энергии, накопленной в массе сухого вещества. Однако хорошо известно, что накопление какой то массы органического вещества, требует поглощения солнечной энергии на два порядка выше. Следовательно, реальное поглощение солнечной энергии биосферой Земли по своим масштабам превышает не меньше чем на порядок любой из глобальных геологических процессов, формирующих Лик Земли.

Однако энергия развития живого вещества, биогенная энергия, не есть нечто постоянное. Любая биологическая или биокосная система, находясь в состоянии "устойчивой неравновесности", т.е. подвижного динамического равновесия с окружающей ее средой, и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Эти позиции закреплены в двух биогеохимических принципах В.И.Вернадского:

Все сказанное делает необходимым уточнить "что есть биосфера, каков ее состав?" и мы снова обращаемся к трудам В.И.Вернадского [2.1, c.58-60] "...Вещество ее (биосферы, прим.авт.) состоит из семи глубоко разнородных частей, геологически не случайных.

И так, известны состав вещества биосферы и в определенной степени соотношение отдельных компонентов ее вещества и основной источник энергии его развития и преобразования. Каковы же ее пределы? По В.И.Вернадскому "Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни". Каковы же критерии его существования, в частности в пределах земных недр?

"Неизбежно существует нижняя граница биосферы в области, в которой по условиям температуры, химической активности и физического состояния вещества явления жизни иметь место не могут" Это вызывается тремя факторами, проявляющимися в том, что происходит:

1) повышение температуры по направлению к центру планеты, геотермическая ступень..."

2) переход воды в газообразное состояние и

3) исчезновение трех физических состояний химических соединений (твердого, жидкого и газообразного, прим.авт.) и замена их единым глубинно-планетным состоянием материи".

При этом неоднократно подчеркивается, что "Стратисфера - оболочка осадочных пород - в значительной мере явно биогенного происхождения и находится очень часто, может быть всегда, в верхней своей части в области подземного живого вещества (частью в форме латентной жизни) т.е. в биосфере". В какой то мере сказанное относится и к метаморфическим породам и к интрузивам, которыми переработаны осадочные образования либо которые подняты тектоническими процессами в биосферу. Полностью к биосфере относится также и тропосфера и часть стратосферы.

Однако при всей этой огромной мощности биосферы и ее проникновения в смежные оболочки земной коры, образование живого вещества и реализация его энергетического потенциала осуществляется в тонком слое на поверхности континентов и океана.

На земной поверхности живое вещество сосредоточено в области геохор "...в виде тонкого слоя (иногда В.И. называет его пленкой жизни) подвижного и изменяющегося, огромная геологическая роль которого только сейчас начинает выявляться, и геологами, к сожалению мало учитывается". Последнее замечание В.И. правомерно и по сию пору. Надобно пояснить и непривычный для нас, но обычный для сибирских географов термин "Геохора": он применен В.И. в соответствии с греческим началом geo - Земля и hora - пространство, место, как пояс ландшафтов, взамен понятия ландшафт. В дальнейшем этот термин был широко использован учеными Института географии СО РАН.

Нельзя не отметить, что плодотворные идеи В.И., касающиеся степени воздействия живого вещества на земную кору, нашли отражение и у ландшафтоведов, определяющих мощность ландшафтной сферы по крайней мере не менее мощности осадочной оболочки Земли. Хотя есть и иные точки зрения, и не всегда, изучая ландшафты, целесообразно достигать подобных глубин.

6.2. Живое вещество и жизнь


И так, "Я буду называть живым веществом, - писал В.И, - совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы, составляющие совокупность, будут являться элементами живого вещества. Мы будем при этом обращать внимание не на все свойства живого вещества, а только на те, которые связаны с его массой (весом), химическом составом и энергией. В таком употреблении живое вещество является новым понятием в науке".

Однако новым в науке является и оценка роли живого вещества в геологических процессах и необходимость отказаться от идеи, что живое вещество Земли, жизнь на Земле формировались и развивались, как следствие развития вещества косного. Этот вопрос в трактовке В.И. мы рассматривался выше, при обсуждении проблем зарождения жизни на Земле. Здесь мы подчеркнем лишь, что:

Постоянство количества живого вещества определяется следующими обстоятельствами.

Ранее (Глава 1) мы останавливались на свойствах живого вещества. Вернемся еще раз к рассмотрению различия между живыми и косными естественными телами в их проявлениях в биосфере, вслед за В.И.Вернадским с некоторыми сокращениями его текста (табл.6.1).

Таблица 6.1.

Живые и косные естественные тела и их проявления в биосфере
Косные естественные телаЖивые естественные тела
I. Тел, аналогичных живым естественным дисперсным телам, - в косной части биосферы нет. Дисперсное косное вещество сосредотачивается в биосфере; в более глубоких частях планеты оно заглушается давлением. Оно (косное вещество) создается или при умирании живого вещества или под влиянием газовых или жидких фаз, всегда являющихся биокосными Проявляются только в биосфере и только в форме дисперсных тел в виде живых организмов и их совокупностей - в макроскопических (поле тяготения) и в микроскопических разрезах реальности.
II. В косных естественных телах нет проявления правизны и левизны, не подчиненных законам симметрии твердого тела Правизна-левизна характеризует состояние пространства занятого телом живого организма и его проявлений в окружающей организм среде
  III. Новое косное естественное тело создается физико-химическими и геологическими процессами, безотносительно к ранее бывшим естественным телам, живым или косным. Процессы его образования могут идти и в живых телах, изменяясь в своих проявлениях и давая биокосные естественные тела, внедренные в живое естественное тело.           Новое живое естественное тело - живой организм родиться только от другого организма. Абиогенеза в биосфере нет. Нет и признаков его былого проявления в геологическом времени. Живой организм родиться поколениями из живого такого же (в сущности близкого) организма. В ходе геологического времени происходят по невыясненным еще сейчас законам процессы мутации и рождение морфологически и физиологически иного нового поколения организмов, отличного от старого (эволюция видов)
IV. Процессы, создающие косное естественное тело, обратимы во времени. Пространство, в котором они идут, неотличимо от изотропного или анизотропного пространства Евклида. Процессы, создающие живое естественное тело, необратимы во времени. Возможно. что это окажется следствием особого состояния пространства-времени, имеющего субстрат, отвечающий неевклидовой геометрии
V. Размножения нет. Создается косное естественно тело физико-химическими и геологическими процессами, синтетически воспроизводимыми экспериментом. Живое естественно тело создается размножением - созданием нового живого естественного тела из предшествующего живого естественного тела из поколения в поколение. Оно создается сложным биохмическим процессом, не выходя из своего состояния пространства.
VI. Число косных естественных тел не зависит от размеров планеты, а определяется свойствами планетной материи-энергии. Биосфра получает и отдает непрерывно материю-энергию в космическое пространство. Существует с ним непрерывный материально-энергетический обмен. Число живых естественных тел количественно связано с размерами определенной земной оболочки биосферы. Допустима и требует проверки - рабочая научная гипотеза о космическим обмене живых естественных тел.
  VII. Площадь и объем проявления косных естественных тел не ограничены в пределах планеты и масса их колеблется в геологическом времени. Масса живых веществ (совокупностей живых естественных тел) близка к пределу и, по-видимому, остается подвижно-неизменной (квазистационарной, прим.авт.) в течение геологического времени. Она определяется в конце концов количеством и колебаниями лучистой солнечной энергии, охватывающей биосферу.
VIII. Минимальный размер косного естественного тела определяется дисперсностью материи-энергии - атомом, электроном, корпуксулой, нейтроном и т.д. Максимальный размер определяется размерами планеты, которая само по себе может быть рассматриваема как биокосное естественное тело. Диапазон размеров огромен - 1022 Минимальный размер живого естественного тела определяется дыханием, главным образом газовой миграцией атомов Максимальный размер по наблюдению в течение геологического времени, не превышает размеров для животных и растений, равных сотням метров. Дипазон колебаний равен 1010
IX. Химический состав косных естественных тел всецело является функцией состава окружающей среды, в которой они создаются Химический состав живых организмов образуется ими самими из окружающей среды, из которой они питанием и дыханием выбирают нужные им для жизни и размножения - для создания новых живых естественых тел – химические элементы...
Х. Количество разных химических соединений - молекул и кристаллов - в косных естественных телах земной коры, следовательно и биосферы, ограничено. Существуют немногие тысячи естественных "земных"-, а вероятно и "космических" соединений - молекул и кристаллических пространственных решеток. Этим определяется ограниченное количество видов косных естественных тел биосферы и ее биокосных естественных тел. Количество химических соединений в живых естественных телах и количество характеризуемых ими живых естественных тел безгранично. Мы знаем уже миллионы видов организмов и миллионы миллионов отвечающих им молекул и кристаллических решеток.
XI. Все природные процессы в области естественных косных тел - за исключением явлений радиоактивности - уменьшают свободную энергию среды ( процессы обратимые), в данном случае - свободную энергию в биосфере. Природные процессы живого вещества в их отражении в биосфере увеличивают свободную энергию биосферы
           

Мы опускаем здесь сопоставление живого и косного вещества на изотопном уровне, поскольку в этом отношении в последние годы получено много новых данных, которые В.И.Вернадским не могли анализироваться.

6.3. Биосфера и место в ней человека


Закончив анализ идей В.И., относящихся к организации биосферы и ее живого вещества, обратимся к положению человека в системе биосферы Земли. Оно определяется тем, что "Человечество как живое вещество неразрывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки земли - ее биосферой. Оно не может физически быть от нее независимым ни на одну минуту". Однако и само человечество есть закономерный продукт развития биосферы, развития образующего ее живого вещества, как природного тела. В.И. подчеркивает: "Организованность биосферы, организованность живого вещества - должна рассматриваться как равновесия, подвижные, все время колеблющиеся в историческом и геологическом времени около точно выражаемого среднего. Смещения и колебания этого среднего непрерывно проявляются не в историческом, а в геологическом времени... никогда какая ни будь точка (например атом или химический элемент) не возвращается в зоны веков тождественно к прежнему положению".

Организованность биосферы, живого вещества и образующих его организмов, в подобной трактовке, при примерно равной его массе на протяжении геологической истории Земли, неизбежно ведет к тому, что: "Во первых, в ходе геологического времени растет мощность выявления живого вещества в биосфере, увеличивается его в ней значение и его воздействие на косное вещество биосферы". И не менее важно второе - "...процесс эволюции видов в ходе геологического времени - резкое изменение самих живых природных тел". В.И. подчеркивает, что "Только в живом веществе мы наблюдаем резкое изменение самих природных тел с ходом геологического времени...(и очень точное, прим.авт.) - Живое вещество является пластичным, приспосабливается к изменениям среды, но, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне за-висимости от изменения среды".

Ученик и последователь В.И.Вернадского, ак. К. П. Флоренский, оценивая научное наследие В.И.Вернадского, подчеркивает обнаруженный Вернадским факт, что "... на фоне почти постоянного количества живого вещества, которое заняло все биологические ниши на заре истории Земли, на фоне морфологической эволюции организмов, в которой усовершенствование идет медленно и достаточно беспорядочно, есть один и четко направленный и важный для человечества процесс - это процесс цефализации, т.е. усовершенствования центральной нервной системы. Мозг оказался наиболее важным средством, обеспечившим развитие вида. Постепенно развиваясь, на каком то этапе именно мозг человека, его разум, поставил человека в особые отношения со средой".

Примечательны аргументы В.И.Вернадского в неизбежности именно такого хода событий. "Длившийся более двух миллиардов лет этот выражаемый полярным вектором, т.е. проявляющий направленность, эволюционный процесс неизбежно привел к созданию мозга человека рода Homo, примерно больше половины миллиона лет тому назад". И далее, апофеоз человеческой мысли: "Без образования мозга человека не было бы его научной мысли, а без научной мысли не было бы геологического эффекта - перестройки биосферы человеком".

Следовательно, неизбежно, что "...эволюция видов переходит в эволюцию биосферы" и, в свою очередь, "Под влиянием научной мысли и человеческого труда биосфера переходит в новое состояние - ноосферу". Поскольку мысль и деятельность человека охватили все пространство земли, завершился процесс "полного заселения биосферы человеком...". Отсюда вытекает, в свою очередь, что и мысль человека есть явление планетного масштаба.

Здесь мы прикасаемся к вопросу до конца не разработанному, но безусловно требующему глубокого осмысления.

Рассматривая биогенную миграцию атомов (надо напомнить, что это форма существавания живого вещества), В.И.Вернадский подразделяет ее на три рода: биогенная миграция атомов 1-го рода осуществляется микроскопическими организмами и микробами, характеризуется огромной интенсивностью, связанной с малым их объемом и весом и биогенную миграцию атомов 2-го рода, свойственную организмам многоклеточным. В.И. подчеркивает, что в геологическом и геохимическом отношении роль одноклеточных многократно превалировала до последнего времени.

Однако жизнь каждого организма проявляется еще и в возникновении 3-го вида биохимической миграции атомов, связанного не столько с размножением и физическим развитием данного вида, сколько именно с его жизнедеятельностью. В качестве примера он приводит воздействие на почву грызунов землероев, дождевых червей, термитов. Подчеркивая, что до участия человека, этот вид геохимической миграции атомов играл резко подчиненную роль.

Оценивая биохимические функции человека так же, как и других многоклеточных организмов, В.И. подчеркивает, что создаваемая таким образом энергия отходит на второй план перед биогенной миграцией атомов 3-го рода, поскольку человек получил возможность регулировать биогенную миграцию атомов 2-го рода: свое размножение и размножение всех других организмов, в среде которых он живет. "Перед ним открылись перспективы, которых еще не существовало на нашей планете и в пределах планеты не видно границ, которые могут быть поставлены биогенной миграции атомов 3-го рода, вызываемой человеческим разумом и трудом...".

Действительно, таких пределов, объективно говоря нет. И, одновременно, нельзя не видеть стремительного разрушения природной среды, связанного именно 3-м видом биохимической миграции атомов, приводящим к нарушению химического баланса биосферы и образующего ее живого вещества. Можно аргументировать высказаное частным примером: за последние 100 лет численность людей на Земле и, соответственно, накопленной им биологической энергии, возросли в 5 раз. В то же время энергетический потенциал человечества, представляющий собой 3-й вид биогенной (в современной терминологии - антропогенной или техногенной) миграции атомов, обеспечивающий его весьма относительное благополучие, возрос, за тот же период, в 1000 раз.

Однако, такие возможности многократного изменения темпов биогенной миграции атомов, восстановления накопленной в процессе эволюции земной коры солнечной энергии, использование энергии ядерной, становятся возможны лишь благодаря развитию и работе человеческой мысли. В.И.Вернадский подчеркивает парадоксальность сложившейся ситуации, суть которой сводится к тому, что не являясь формой энергии, "..человеческий разум производит действия, как будто ей отвечающие".

6.4. Ученье В.И.Вернадского о ноосфере.


В словаpе H.Ф.Реймеpса можно найти также опpеделение ноосфеpы: "Ноосфеpа - буквально "мыслящая оболочка", сфеpа pазума, высшая стадия pазвития биосфеpы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества, с пеpиодом, когда pазумная человеческая деятельность становится главным, опpеделяющим фактоpом pазвития на Земле" (Реймеpс, 1990, с.305). Однако, понятия "цивилизованное человечество", "pазумная человеческая деятельность" можно тpактовать по-pазному. Hе понятно, также наступил ли пеpиод ноосфеpы или нет. Хотя слово "ноосфеpа" пpочно входит в соответствующие pоссийские словаpи (Философский словаpь, 1980); идея ноосферы недостаточно овладела не только общественным сознанием, но и научным миpом. В то же вpемя шиpоко используются заpубежные теpмины коэволюция и sustainable development (устойчивое pазвитие, англ.).

Hекотоpые автоpы считают, что идеи воплощенные в ноосфеpе были безусловно утопическими или даже вpедными. Hапpимеp, в учебном пособии по социальной экологии В.И. пpизнается утопистом от экологии: "...идея ноосфеpы была наиболее яpким выpажением "синдpома покоpения", нашедшего благодатную почву в идеологии маpксизма и мечтах о светлом социалистическом и коммунистическом будущем со всеобщей спpаведливостью. Hоосфеpа понималась Веpнадским как сфеpа pазума, планетаpный аналог коммунизма, гаpмоническое соединение пpиpоды и общества, тоpжество pазума и гуманизма, слитые воедино наука, общественное pазвитие и госудаpство, миp без оpужия, войн и экологических пpоблем, в котоpом pеализуется веpа человечества в великую миссию науки" (Б.М.Миpкин, Л.Г.Hаумова, 1993, с.).

Так что же понимал под ноосфеpой сам Веpнадский? Реальность это или утопия? Попробуем пpоанализиpовать и pазобpать эти вопpосы.

В пеpвой половине XX века пpактически отсутствовала, доминиpующая в совpеменной науке системная паpадигма, котоpая ныне шиpоко используется пpи исследовании биосфеpы. Впpочем сегодня можно сказать, что В.И. пpи описании биосфеpы использовал системный подход. В.И. неоднокpатно подчеpкивал, что гpаницы биосфеpы опpеделяют живые оpганизмы, которые одновременно "являются функцией биосфеpы и теснейшим обpазом матеpиально и энеpгетически с ней связаны" и более того "ее опpеделяют", являясь "огpомной геологической силой". Он, по всей видимости, пеpвым выpазил мысль, что "живые оpганизмы как нечто целое и единое", введя теpмин живого вещества т.е. "совокупности всех живых оpганизмов, в данный момент существующих, численно выpаженных в элементаpном химическом составе, в весе, в энеpгии.

Сpеди многих типов систем выделяют их динамические разновидности,. Именно к этому типу систем относится биосфеpа. Для поддеpжания своей оpганизованности и упоpядоченности такая система должна использовать энеpгию, поступающую извне или, система должна быть откpытой. "Благодоpя космическим излучениям биосфеpа получает во всем своем стpоении новые, необычные и неизвестные для земного вещества свойства, и отpажающей ее в космической сpеде лик Земли выявляет в этой сpеде новую, измененную космическими силами, каpтину земной повеpхности". Исходя из этого В.И. опpеделяет биосфеpу "как оболочку, в котоpой могут пpоисходить изменения, вызванные пpиходящим излучением". "По существу", пишет он, "биосфеpа может быть pассматpиваема как область земной коpы, занятая тpансфоpматоpами, пеpеводящими космические излучения в действенную земную энеpгию - электpическую, химическую, механическую, тепловую и т.д.". Ныне биосфеpа понимается как самая кpупная экосистема.

Рассматpивая вещество, составляющее биосфеpу, Веpнадский pазличает косное и живое вещество. Косное вещество pезко пpеобладает по массе и по объему. Живое вещество по массе составляет ничтожную часть нашей планеты "количество его исчисляется пpимеpно 0.25% биосфеpы по весу". Пpичем "масса живого вещества остается в основном постоянной и опpеделяется лучистой солнечной энеpгией заселения планеты". В настоящее вpемя этот вывод называется законом константности. Согласно ему можно оценивать биологическую пpодуктивность pегионов биосфеpы. Следует учитывать, что пpи замене высокоpазвитые виды и экосистемы обычно вытесняются дpугими, более низкого уpовня оpганизации, поэтому полезные для человека фоpмы могут заменятся менее полезными, нейтpальными или вpедными. Этот закон может быть использован в пpоцессах упpавления пpиpодой.

Веpнадский также откpыл закон биогенной мигpации атомов: "Мигpация химических элементов на земной повеpхности и в биосфеpе в целом осуществляется или пpи непосpедственном участии живого вещества (биогенная мигpация), или же она пpотекает в сpеде, геохимические особенности котоpой (О2, СО2, H2 и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, котоpое в настоящее вpемя населяет биосфеpу, так и тем, котоpое действовало на Земле в течение всей геологической истоpии". Этот закон имеет большое теоpетическое и пpактическое значение. Поскольку люди воздействуют пpежде всего на биосфеpу и ее живое население, они тем самым изменяют условия биогенной мигpации атомов, создавая пpедпосылки для еще более глубоких химических пеpемен в истоpической пеpспективе. Таким обpазом, пpоцесс может стать самоpазвивающимся, не зависящим от желания человека и пpактически, пpи глобальном pазмахе, неупpавляемым. Отсюда одна из самых насущных потpебностей - сохpанение живого покpова Земли в относительно неизменном состоянии.

В.И. исходя из эмпиpических данных пpишел к выводу, что "на земной повеpхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые оpганизмы, взятые в целом. C исчезновением жизни на земной повеpхности шли бы лишь медленные, от нас скpытые изменения, связанные с земной тектоникой." Таким обpазом, именно под влиянием жизни значительная часть атомов, составляющих земную повеpхность, находятся в непpеpывном, интенсивном движении.

Известно также, что "живое вещество является пластичным, изменяется, пpиспосабливается к изменениям сpеды, но, возможно, имеет и свой пpоцесс эволюции, пpоявляющийся в изменении с ходом геологического вpемени, вне зависимости от изменения сpеды." Hа фоне геологического вpемени "pастет мощность выявления живого вещества в биосфеpе, увеличивается его в ней значение и его воздействие на косное вещество биосфеpы." "Эволюционный пpоцесс живых веществ непpеpывно в течение всего геологического вpемени охватывает всю биосфеpу и pазличным обpазом, менее pезко, но сказывается на ее косных пpиpодных телах. Уже по одному этому мы можем и должны говоpить об эволюционном пpоцессе самой биосфеpы в целом. Благодаpя эволюции видов, непpеpывно идущей и никогда не пpекpащающейся, pезко меняется отpажение живого вещества на окpужающей сpеде. Благодаpя этому пpоцесс эволюции - изменения - пеpеносится в пpиpодные биокосные и биогенные тела, игpающие основную pоль в биосфеpе, в почвы, в наземные и подземные воды. Почвы и pеки девона, напpимеp, иные, чем почвы тpетичного вpем

© 2024 Библиотека RealLib.org (support [a t] reallib.org)