Введение.
Уже сотни людей побывали в космосе и через иллюминаторы космических летательных аппаратов видели внешний облик нашей планеты. Но еще в начале века В. И. Вернадский сумел взглянуть на Землю с еще более далекого расстояния и силой могучего воображения увидел главное, что отличает Землю от других планет, - наличие на ней “проникнутой жизнью оболочки”! Она охватывает расположенные вверх и вниз от поверхности планеты многокилометровые толщи воздуха, воды, горных пород, насыщенные организмами. Освоение людьми космоса повысило верхнюю границу этой оболочки и поставило новые задачи по ее исследованию.
Наличие на нашей планете водной оболочки - гидросферы - и воздушной - атмосферы действительно является одним из ее самых заметных отличий от других планет Солнечной системы. Но главное отличие все же состоит в том, что на Земле есть живое существо - растительный и животный мир. В связи с этим еще в 19 веке французский биолог Ж. Б. Ламарк и австрийский геолог Э. Зюсс ввели понятие биосферы. Это искусственно созданное из греческих корней слово буквально означает “шар, наполненный жизнью, область жизни”.
Особую ценность представляет результат большой работы В.И. Вернадского по соотношению форм движения материи. В учении о биосфере и ноосфере нашли отражение его мысли о воздействии высшей формы движения материи на низшие, о подчинении низших форм более развитым. Формы движения материи, по В.И. Вернадскому, неразрывно связаны с пространством, временем и налагают свой отпечаток на эти коренные условия бытия.
Изучая биосферу, механизмы ее эволюции, Вернадский делает следующие обобщения:
1. Человек, как он наблюдается в природе, как и все живые организмы, как и всякое живое вещество, есть определенная функция биосферы, в определенном ее пространстве-времени.
2. Человек во всех его проявлениях составляет определенную часть строения биосферы.
3. “Взрыв” научной мысли в XX столетии подготовлен всем прошлым биосферы и имеет глубочайшие корни в ее строении. Он не может остановиться и пойти назад. Он может только замедлиться в своем темпе. Ноосфера - биосфера, переработанная научной мыслью, подготовлявшаяся шедшим сотнями миллионов, может быть, миллиарды лет процессом, создавшим Homo sapiens faber, не есть кратковременное и преходящее геологическое явление. Процессы, подготовлявшиеся многие миллиарды лет, не могут быть преходящими, не могут остановиться. Отсюда следует, что биосфера неизбежно перейдет, так или иначе, рано или поздно, в ноосферу.
Цивилизация “культурного человечества”, поскольку она является формой организации новой геологической силы, создавшейся в биосфере, не может прерваться и уничтожиться, так как это большое природное явление, отвечающее исторически, вернее, геологические сложившейся организованности биосферы. Образуя ноосферу, она всеми корнями связывается с этой земной оболочкой, чего раньше в истории человечества в сколько-нибудь сравнимой мере не было.
Глава 1: Понятие Биосфера.
Биосферой называется та часть литосферы, гидросферы и атмосферы Земли, в которой существует живое существо. В ее состав входят не только растительный покров, животный мир и человечество, обитающие на планете, но и все реки, озера, водная масса океанов, почвенный слой, верхний слой земной коры, значительная часть тропосферы. На поверхности Земли практически нет участков, на которых отсутствует жизнь. Даже в жарких и безводных тропических пустынях, на поверхности высокогорных ледников и полярных льдов обнаружены микроорганизмы.
В современном содержании понятие биосферы было всесторонне рассмотрено выдающимся русским ученым В. И. Вернадским. Он доказал, что вся совокупность живых организмов, обитавших и обитающих на Земле, играет огромную роль в ее геологической эволюции, во всех современных физических и химических процессах, которые протекают на земной поверхности и в водной толще океанов. Все живое вещество Земли сосредоточено в очень узкой части пространства, прилегающего к земной поверхности и измеряемого по вертикали всего лишь несколькими километрами. Это меньше толщины литосферы и тропосферы, взятых вместе. Что касается массы живого вещества, то доля всей совокупности живых организмов в общей массе Земли просто ничтожна и по отношению к массе биосферы составляет всего 0.25%.
Высказанные В. И. Вернадским взгляды о ведущей роли живого вещества в образовании современного химического состава атмосферы, гидросферы и части литосферы подтверждаются всем ходом развития науки. Эта роль обусловлена высокой геохимической активностью живых организмов: они способны усваивать солнечную энергию и, используя ее в процессе фотосинтеза, создавать из простых веществ соединения значительно более высокой сложности. Деятельность живых организмов на земной поверхности связана с цепочками разнообразных физико-химических превращений веществ - синтезом, трансформацией, распадом, непрерывно происходящими в биосфере.
В результате этих превращений под прямым и косвенным влиянием живых организмов возникали в геологическом прошлом и возникают в настоящее время разнообразные земные образования, которые В. И. Вернадский предложил называть биокосными природными телами. Их объемы и значение для развития жизни на Земле позволяют сопоставить биосферу с другими геосферами даже количественно.
Жизнь на нашей планете воплощается во множестве форм и на разных уровнях, но принципиально важно то, что она едина. Все формы и проявления жизни не существуют сами по себе, а связаны сложными взаимоотношениями в единый комплекс жизни. Эти взаимоотношения и связи удивительны. Именно они осуществляют биогенный круговорот веществ, то есть саму жизнь, и не дают ей прерваться. Взаимосвязи в биосфере очень стойки, но достаточно разорвать хотя бы одно звено или одну связь, и может погибнуть вся цепь взаимоотношений живой материи.
Каждая из оболочек Земли, в которой существует биосфера, являет собой особую, неповторимую среду жизни. Эта специфика определяет своеобразие жизненных форм, развивающихся в них. Так, вода представляет собой сплошную среду, в которой возможно существование плавающих организмов. Поэтому жизнь пронизывает толщу воды - от ее поверхности до самого дна. Характер движения обусловливает форму тел, например обтекаемую, как у рыб, или расплывчатую, как у медуз. Относительно небольшое количество кислорода, растворенного в воде, сформировало сложную систему газообмена. Неоднородность химического состава морской воды выработало у организмов особые приспособления для поддержания стабильности внутренней среды, например ионного состава.
Атмосфера также является сплошной средой, но она менее плотная, чем вода. Вследствие этого обитатели атмосферы не могут существовать в отрыве от поверхности Земли долгое время: нет животных, которые парили бы в воздухе постоянно.
Наконец, поверхностный слой Земли представляет собой сложное структурное образование. Для существования в нем нужны развитые органы локации в темноте, способность рыть землю, обходиться малым количеством воздуха и многое другое.
Все это можно рассматривать как условия существования жизни. Но это и результат ее существования: наличие живых существ определяет современный химический состав и физические свойства воздуха, воды, почвы.
Таким образом, биосфера, с одной стороны, и среда жизни, с другой, - результат жизнедеятельности организмов. Специфика биосферы состоит в том, что в ней все время поддерживается связанный с деятельностью живых существ круговорот веществ и четко направленные потоки энергии. Это то, чего пока не найдено ни на каких других планетах.
В течение миллиардов лет живое существо на Земле использовало и в ходе образования биокосных тел трансформировало солнечную энергию. Ее значительная часть законсервировала в угле, нефти и других полезных ископаемых органического происхождения. Ее другая часть была использована для формирования различных горных пород биокосного происхождения (от осадочных известняков до метаморфических гранитов), накопленных солей, растворенных в воде океанов, кислорода, входящего в состав земной коры. Все эти природные тела и их компоненты, по выражению В. И. Вернадского, представляют собой прямые и косвенные среды существования “былых биосфер”.
Земные недра “былых биосфер” свидетельствуют о прошлом Земли, о существовавшей на ней жизни. Здесь находят остатки организмов, живших тысячи и миллионы лет назад. Эти остатки, попав в реку или море, покрывались илом, песком, глиной, пропитывались солями и окаменевали. Иногда встречаются остатки растений и животных, живших сравнительно недавно и поэтому не окаменелых. Например, в вечной мерзлоте найдено несколько трупов мамонтов, живших тысячи лет назад, но полностью сохранившихся. Гораздо чаще встречаются только скелеты древних животных, их отдельные кости, зубы, раковины. Что касается древних растений, то в земных недрах находят стволы деревьев, отпечатки листьев на камнях. По отложениям горных пород восстанавливают контуры древних морей, озер, рек, болот, пустынь.
Непрерывность развития организмов на Земле составляет один из основных законов биологии, открытой Ж. Ламарком и Ч. Дарвином. Установлено, что чем древнее растения и животные, населявшие Землю, тем они были проще устроены. Наоборот, чем ближе к нашему времени, тем организмы становились более сложными и более похожими на современные.
Глава 2: Биосфера и место человека в биосфере.
Термин «биосфера» появился в науке в 1875 г., однако первые представления о биосфере складывались уже в начале 19 в. Эти первые представления были, в частности, отражены в работе «Гидрология» Ж.Б. Ламарка (1802). не пользуясь понятием «биосфера, он писал, что «все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов». В 1826 г. немецкий ученый Гумбольдт ввел понятие «жизненная среда», понимая под этим оболочку Земли, куда включал атмосферные, морские и континентальные процессы и весь органический мир. Так в науке формировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс назвал это пространство «биосферой». Впоследствии понятие биосферы разрабатывалось разными исследователями. Считается, что наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского (1863-1945). В 1926 г. вышла его работа «Биосфера», в котором ученый изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях. Суть его учения заключается в следующем: