Учение В.И. Вернадского о биосфере.

Развернутое учение о биосфере создано и разработано академиком В.И.Вернадским, опубликовавшим в 1926 г. свой классический труд «Биосфера». Принципиальные положения учения В.И. Вернадского о биосфере органически сочетают подходы его предшественников. С одной стороны он рассматривает биосферу как оболочку Земли, в которой существует жизнь. В этом плане В.И. Вернадский различает газовую (атмосфера), водную (гидросфера) и каменную (литосфера) оболочки земного шара как составляющие биосферы, области распространения жизни. С другой стороны, В.И. Вернадский подчеркивал, что биосфера – не просто пространство, в котором обитают живые организмы; ее состав определяется деятельностью живых организмов, представляет собой результат их совокупной химической активности в настоящем и в прошлом.

Всю совокупность живых организмов он обозначил термином живое вещество, противопоставляя его косному веществу, к которому относил все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Третья категория вещества в биосфере, по В.И. Вернадскому, это биокосное вещество. Сюда он причислял комплекс взаимодействующих живого и косного веществ (океанические воды, нефть и т. п.; важнейшее значение как биокосное вещество имеет почва). Наконец, существует биогенное вещество – геологические породы, созданные деятельностью живого вещества (известняки, каменный уголь и т.п.). В.И. Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер.

Фундаментальным отличием живого вещества от косного является охваченность его эволюционным процессом, непрерывно создающим новые формы живых существ. Многообразие форм жизни и их многофункциональность создают основу устойчивого круговорота веществ и канализированных потоков энергии. В этом специфика и залог устойчивости биосферы как уникальной оболочки земного шара.

Таким образом, биосфера, по В.И. Вернадскому, представляет собой одну из геологических оболочек земного шара, глобальную систему Земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов – живого вещества. Человечество входит в эту систему как ее составная часть. Как живое вещество оно непрерывно связано с материально–энергетическими процессами биосферы.

Активная деятельность живых организмов охватывает относительно небольшой слой поверхностных оболочек нашей планеты. Его границы определяются комплексом условий, допускающих устойчивое существование сообществ живых организмов. По В.И. Вернадскому, как уже отмечено, в состав биосферы входят нижняя часть атмосферы, гидросфера и поверхностные слои литосферы, преимущественно подвергшаяся выветриванию с участием живых организмов ее часть – почва.

Каждая из этих геологических оболочек планеты имеет свои специфические свойства, которые определяют не только набор форм живых организмов, обитающих в данной части биосферы, но и их основные морфофизиологические особенности, формируя своим влиянием принципиальные пути эволюции и становление фундаментальных черт жизненных форм наземных, водных и почвенных организмов. Таким образом, воздушная, водная и почвенная оболочки земного шара представляют собой не просто пространство, заполненное жизнью, но выступают как основные среды жизни, активно формирующие ее состав и биологические свойства.

Основные свойства биосферы

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам, более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры.

Важнейшей чертой биосферы является ее постоянный материально-энергетический обмен с космосом и существование исключительно в ее пределах живого вещества. Последнее обстоятельство имеет особое, огромное по своей важности значение. Благодаря живому веществу структура биосферы представляет собой подвижное динамическое равновесие – «организованность».

Биогеохимические функции биосферы многообразны, но это многообразие имеет единую сущность: в своем глобальном космическом проявлении «сфера жизни» выступает как гигантский аккумулятор и уникальный трансформатор лучистой энергии Солнца. Благодаря биосфере – приемнику космического излучения на всей нашей планете осуществляется активная связь Земли с космосом. Если бы на Земле не было жизни, не было биосферы, работа солнечного луча сводилась бы лишь к перемещению газообразных, жидких и твердых тел по поверхности планеты и временному их нагреванию. Солнечная энергия не совершила бы на Земле созидательной деятельности, т.к. она не могла бы не удержаться на ней, не преобразоваться в необходимую для этого форму.

Благодаря геохимической работе живого вещества и прежде всего зеленых хлорофилловых растений, осуществляющих процесс фотосинтеза, соединения атомов в биосфере отличаются особой сложностью строения и большими запасами заключенной в них энергии. Явление фотосинтеза было открыто задолго до В.И. Вернадского. Однако исследователи фотосинтеза обращали, прежде всего, внимание лишь на собственно-биологическую сторону процесса, на самоподдержание жизни путем улавливания излучений. Вернадский же показал, что роль фотосинтеза еще более велика: благодаря ему меняется весь облик Земли. Преобразуя космическую (главным образом солнечную) энергию в свободную земную (химическую, механическую, тепловую, электрическую и пр.), живое вещество постоянно нарушает то относительное химическое спокойствие, которое присуще поверхности планеты самой по себе.

Улавливание солнечного излучения осуществляется только растительным миром. Но в удержании и в преобразовании энергии Солнца принимает участие все живое вещество планеты. Количество солнечной энергии, аккумулируемой живым веществом, колоссально. По расчетам Вернадского, на Земле ежегодно аккумулируется растениями около 1019 больших калорий энергии.

Поглощая постоянно из окружающей среды высококачественную энергию (зеленые растения – непосредственно в форме квантов солнечного света, другие организмы – в форме приготовленного растениями органического материала), живые существа накапливают ее, в результате чего количество энергии в биосфере повышается. Живое вещество постоянно извлекает из космоса отрицательную энтропию. Энтропия окружающей среды понижается, и организованность ее возрастает, и это возрастание идет неуклонно с ходом геологического времени.

Важное свойство биосферы наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого – углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные связи и создавать огромное количество органических соединений.

Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием. Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем. Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни; и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биотическим и другим свойствам; и наличии регионов, различающихся по химическому составу; и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.