Биосфера и ноосфера В.И. Вернадского (стр. 2 из 3)

Основной источник биохимической активности организмов – солнечная энергия, используемая в процессе фотосинтеза зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами для создания органического вещества, обеспечивающего пищей и энергией все остальные организмы. Благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов около 2 млрд лет назад началось накопление в атмосфере свободного кислорода, затем образовался озоновый слой, защищающий от жесткого космического излучения. Фотосинтез и дыхание зеленых растений поддерживают современный газовый состав атмосферы. Появление кислорода в первичной бескислородной аттмосфере Земли рассматривается как важнейший этап эволюции биосферы.

Жизнь на Земле в геологически обозримый период всегда существовала в форме сложно организованных комплексов разнообразных организмов (биоценозов). Вместе с тем живые организмы и среда их обитания тесно связаны, взаимодействуют друг с другом, образуя целостные системы - биогеоценозы. Питание, дыхание и размножение организмов и связанные с ними процессы создания, накопления и распада органического вещества обеспечивают постоянный круговорот вещества и энергии. С этим круговоротом связана миграция атомов химических элементов – их биогеохимические циклы, в ходе которых атомы большинства химических элементов проходят бесчисленное число раз через живое вещество. Так, например, весь кислород атмосферы оборачивается через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ - за 200-300 лет, а вся вода биосферы за 2 млн лет. Разные организмы в разной степени способны аккумулировать из среды обитания различные элементы: содержание углерода в растениях в 200 раз, а азота – в 30 раз превышает их уровень в земной коре. Под влиянием живых организмов происходит интенсивная миграция атомов элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, Cr, S, P, N, W), создаются их новые соединения, происходит отложение сульфидов и минеральной серы, образование сероводорода и т.п. Большим разнообразием органических соединений характеризуется состав самих организмов. Благодаря живому веществу на планете образовались почвы и органоминеральное топливо.

В ходе развития жизни неоднократно происходила смена одних групп организмов другими, но при этом всегда поддерживалось более или менее постоянное соотношение форм, выполняющих те или иные геохимические функции. Так, например, от палеозоя до нашего времени комплексы организмов, накапливающих кальций, менялись, но аккумуляция этого элемента происходила с относительно постоянной скоростью. Таким образом, совокупная деятельность живого вещества на Земле непрерывно поддерживала режим неорганической среды, необходимой для существования жизни, т.е. относительный гомеостаз (способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств) в биосфере, одним из характерных свойств которой В.И.Вернадский считал организованность. Поэтому биосферу можно также определить как сложную динамическую систему, осуществляющую улавливание, накопление и перенос энергии путем обмена веществ между живым веществом и окружающей средой.

Научный геохронологический метод, определяющий последовательность и дату этапов развития земной коры и органического мира, возник в конце XVIII в., когда английский геолог Смит в 1799 г. обнаружил, что в слоях одинакового возраста всегда содержатся ископаемые одних и тех же видов. Он также показал, что остатки древних животных и растений размещены (с увеличением глубины) в одном и том же порядке, хотя расстояния между местами, где они обнаружены, очень большие.

Возраст горных пород вычисляется по содержанию продуктов радиоактивного распада в минералах. Для геохронологии, исчисляемой в миллионах лет, чаще всего используют уран-свинцовый, рубидий-стронциевый, самарий-неодимовый и калий-аргоновый методы, а для последних 60 тыс. лет – радиоуглеродный метод, основанный на излучении радиоактивного 14С. Абсолютная геохронология предложена в начале XX в. П.Кюри и Э.Резерфордом. В земной коре хранятся следы прошлого нашей планеты. Кора расчленена по возрасту на слои, толщи, горизонты, ярусы, отделы, системы, каждая из которых имеет радиоактивные часы, фиксирующие возраст. Длительная история Земли подразделена на эпохи и периоды (см. геохронологическую таблицу).

Таким образом, история живого вещества в ходе времени выражается в медленном изменении форм жизни, форм живых организмов, непрерывно связанных между собой генетически, от одного поколения к другому, без перерыва. Веками эта мысль высказывалась в виде догадки. В 1859 г. она наконец получила прочное обоснование в великом учении Ч.Дарвина (1809-1882) об эволюции видов (растений и животных, в том числе и человека).

Младшие современники Дарвина, американские геологи Д.Д.Дана (1813-1895) и Д.Ле-Конт (1823-1901) сделали в 1859 г. эмпирическое обобщение, показывающее, что эволюция живого вещества идет в определенном направлении. Это явление было названо цефализацией. «Обобщение Дана, – писал В.И.Вернадский в книге “Химическое строение биосферы Земли и ее окружения”, – заключается в следующем: в эволюционном процессе мы имеем в ходе геологического времени направленность. В течение всего эволюционного процесса, начиная с кембрия, т.е. в течение пятисот миллионов лет, мы видим, что от времени до времени, с небольшими промежутками остановок до десятков и сотен лет идет увеличение сложности и совершенства строения центральной нервной системы, т.е. центрального мозга. В хронологическом выражении геологических периодов мы непрерывно можем проследить это явление от мозга моллюсков, ракообразных и рыб до мозга человека. Нет ни одного случая, чтобы появился перерыв и чтобы существовало время, когда добытые этим процессом сложность и сила центральной нервной системы были потеряны и появлялся геологический период, геологическая система с меньшим, чем в предыдущем прежде, совершенством центральной нервной системы». Таким образом, прогресс эволюции выражался в развитии центральной нервной системы, что выражается в непрерывном росте объема головного мозга.

Жизнь на Земле возникла 3,5 млрд лет назад – в архейскую эру. Это были одноклеточные синезеленые и многоклеточные водоросли. Свойства этих древнейших организмов определялись условиями внешней среды, в частности составом земной атмосферы. Усваивая из атмосферы углекислый газ, они обогащали ее кислородом. В конце архея началось размножение видов живых организмов и фотосинтез. Фотосинтез радикально изменил атмосферу Земли, наполнив ее кислородом, и положил начало разделению единого ствола жизни на две ветви - растения и животные. В конце мезозойской эры, примерно 200 млн лет назад, произошло очень важное событие – появление млекопитающих. Эра, в которую мы живем, называется кайнозойской. Началась она около 70 млн лет назад, и начало ее было отмечено прежде всего окончательным вымиранием пресмыкающихся, господствующее положение стали занимать млекопитающие. В кайнозойскую эру появились обезьяны, давшие ветви, которые в конечном счете породили первое мыслящее существо - человека. Сознание появилось закономерно. Оно увенчало всю предшествовавшую эволюцию Земли, как органическую, так и неорганическую. Великий акт появления человека – не случайность, а неизбежный в земных условиях результат непрерывного совершенствования живого вещества. Все вело к появлению Мысли. Предполагается, что первое человекообразное существо (австралопитек) возникло примерно 3 млн лет назад. Он обладал вертикальной походкой, масса мозга, похожего на человеческий, равнялась примерно 700 г. Хотя австралопитеки по ряду качеств и превосходили современных обезьян, они еще не были людьми и не обладали разумом.

В 1959-1960 гг. английский археолог Л.Лики нашел в Восточной Африке останки человекообразных существ, живших не менее 2 млн лет назад. Рядом с обломками черепа, костью голени и зубами лежали примитивные орудия. Эти существа были преимущественно вегетарианцами, но умели охотиться на крупных животных. По всем этим признакам Лики и его сотрудники присвоили им видовое название человек умелый. Судя по всему, это действительно были древнейшие люди на нашей планете. Их мозг по объему (530 и 685 см3) превышал мозг австралопитеков, а морфологически они были совершеннее всех предшественников человека. Они использовали примитивные орудия труда, что указывает на первые проблески их сознания. Причина, заставившая наших обезьяноподобных предков трудиться, – изменение около 2,5 млн лет назад климатических условий. Уменьшение количества лесов заставило древних обезьян спуститься на землю. Очутившись в новой, необычно суровой обстановке, наши предшественники могли противопоставить ей или огромную физическую силу, или хорошо развитый мозг (умелый человек). Подчиняясь общему ходу эволюции, естественный отбор предпочел второе. Труд и порожденное им сознание в тяжкой борьбе за существование оказались победителями. С той поры прослеживается почти непрерывная нить, ведущая от человека умелого к человеку разумному. Это прежде всего питекантроп, обезьяночеловек, живший примерно 0,5 млн лет назад. За ним вверх по эволюционной лестнице идут синантроп и гейдельбергский человек. Еще выше – неандертальцы, обладавшие членораздельной речью и жившие группами по 50-100 человек. Они одевались в шкуры, широко пользовались огнем. Примерно 50 000 лет назад на Земле появился кроманьонский человек, внешне почти не отличимый от наших современников. Он приручал животных, делал первые шаги в области земледелия, знал гончарное дело, умел сверлить, шлифовать. Это был человек разумный.