Глава 14. 14.1. Понятие и сущностьбиосферы Понятие биосферы

Человек и биосфера

14.1. Понятие и сущность биосферы Понятие биосферы

Всестороннее шучение природы показывает, что живые организмы и среда их обитания сосуществуют в постоянном взаимодейст
вии. В этой совокупности взаимосвязей живая природа пред ста вляет'
собой специфическую сферу действительности, целостную систему
похожую на единый жилой организм, который родился вместе сз
Землей и постоянно вместе с ней эволюционирует. Планетарные^
масштабы этой системы и одновременно ее схожесть с живым органичмом позволяют рассматривать ее как особый уровень организа-ф
ции живой материи, получившей название биосферы.

В системе современного естествознании понятие биосферы занимает ключевое место и поэтому разработка учения о биосфере
имеет длительную историю. Начало ее изучению положил Ж.Б- Ла-
марк, который в своей книге «Гидрогеология* одним из первых
обосновал идею о влиянии живых организмов на геологические
процессы. Затем учению о живой природе был посвящен много­
томный труд А. Гумбольдта -Космос», в котором он ввел понятие
.жизненной среды, понимая под ним оболочку Земли, куда входят
атмосферные, морские и континентальные процессы и весь органи­
ческий мир..
Сам термин «биосфера» был впервые введен в науку австрийским геолотом и палеонтологом 3. Зюссом в 1875 г. Он подразуме
вал под биосферой самостоятельную сферу, пересекающуюся с другимн земными сферами, и которой на Земле существует жизнь. Он
дал определение биосферы как совокупности организмов, ограни-
ченной в пространстве и времени и обитающей на понерхности
Земли. Таким обраюм, первоначально понятием «биосфера» обозначилась совокупность только живых организмов. Связь живой и л.;
неживой природы трактовалась односторонне: отмечалась только
зависимость живых организмов от химических, физических, геоло-

рических и других факторов, однако обратное воздействие остава­лось вне поля зрения ученых.

8.И. Вернадский о живом веществе и биосфере

Впервые идею о геологических функциях живого вещества, предстаатепие о совокупности всего органического мира как едино­го нераздельного целого высказал русский ученый В.И- Вернад­ский. Целью, которую поставил перед собой ученый, стало шуче­ние влияния живых организмов на окружающую среду. Этим во­просом, в отличие от изучения воздействия среды на живые орга­низмы, до того не занимался никто. Разумеется, заметить такое воз-дейстние со стороны отдельного организма практически невозмож­но. Оно становится заметным только при рассмотрении большого числа живых существ.

Поэтому Вернадский ввел понятие живого вещества как сово­купности всех живых организмов планеты, включая человека.

В своих представлениях о живом веществе он исходил из того, что в процессе жизнедеятельности организмы получают из окру­жающей среды необходимые химические вещества, а после смерти они возвращают их обратно и таким обраюм живое и неживое на­ходится в постоянном взаимодействии. Несмотря на то что живое вещество составляет незначительную по объему и весу часть био­сферы, оно, тем не менее, является ее определяющим компонен­том. Живые организмы — та геохимическая сила, которая играет ведущую роль в формировании облика нашей планеты. В функцио­нальном плане живое вещество становилось тем звеном, которое соединяло историю химических элементов с эволюцией биосферы. Введение этого понятия также позволяло поставить и решить во­прос о механизмах геологической активности живого вещества и источниках энергии для этого.

Взаимодействие живого вещества планеты с окружающей сре-Дой рождает биосферу — область распространения жизни на Земле.

Таким образом, биосфера — это живое вещество планеты и пре­образованная им окружающая среда.

Она представляет собой единую систему, в которой масса живо­го вещества, несмотря на все изменения и переходы из одного со­стояния в друтое, сохраняется неизменной. Структура, состав и энергия биосферы определяются прошлой и настоящей деятельно-

стью живых организмов, в том числе и человека. Своими граница^ ми она охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верХ; -.3 нюю часть литосферы. Биосфера является одним из основнь»! структурных компонентов нашей планеты и околоземного космиче-1^ ского пространства. Это сфера, в которой осуществляются биоэнер.л* гетические процессы и обмен веществ вследствие деятельности! "! жизни.

Пленка.биосферы, окутывающая Землю, очень тонкая. Сегод
принято считать, что в атмосфере микробная жизнь имеет месп
примерно до высоты 20—22 км над земной поверхностью (до озо
нового экрана), а наличие жизни в глубоких океанических впадина
опускает эту границу до 8—11 км ниже уровня моря. Углублен»
жизни в земную кору много меньше, и микроорганизмы обнаруже­
ны при глубинном бурении и в пластовых водах не глубже 2—3 км,
В атмосфере наиболее заселен слой толщиной до 50 м. Вынос мик-$
роорганизмов на высоты более 15 км возможен конвенционными
потоками воздуха. За верхнюю границу биосферы условно прини­
мается озоновый слой, выше которого мощный поток ультрафиолет
тового излучения, вероятно, убивает все живое. Нижняя границам
распространения живых организмов в литосфере определяется тем-а
пературой. По современным представлениям, живые организмы
могут существовать при температуре не более 100°С. Таким обра­
зом, по сравнению с другими геосферами биосфера представляет
собой тончайшую пленку. Правда, она покрывает всю Землю, не]
оставляя ни одного места на нашей планете, где бы не было жизни, '.
включая пустыни и ледяные просторы Арктики и Антарктики.
Разумеется, количество живого вещества в разных областях бид-'}
сферы различно. Самое большое его количество локализовано в
верхних слоях литосферы (почва), гидросферы и нижних слоях ат­
мосферы. Глубже в земную кору, океан, выше в атмосферу количе­
ство живого вещества уменьшается. Это дало основания Вернад­
скому говорить о сгущениях и разрежениях жизни,

Особенностью биосферы является то, что между биосферой и окружающими ее земными оболочками нет резкой границы. И, прежде всего, нет той границы в атмосфере, которая сделала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энер­гии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Живое вещество поглощает и пере­рабатывает эту энергию в биогеохимическую энергию живого веще­ства биосферы. Биогеохимическая энергия может быть выражена скоростью заселения биосферы данным видом организмов

Ддя некоторых бактерий эта скорость ограничивается лишь скоростью, деления цепочки клеток и приближается к скорости звука. Это оз­начает, что при благоприятных условиях данный вид может засе-

лить Землю практически мгновенно. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты. Для бактерий — это 1, 25 суток, для инфузории туфельки — 1, 7.3 суток, для крысы и домашней свиньи — по 8 лет, для цветко­вых растений — 11 лет, для водорослей — 379 лет, для слона — 1000 лет.

Биогеохимическая энергия используется для осуществления ц-охимических функций живого вещества. Это энергетическая, млнцснтрационная, деструктивная, транспортная и средообразую-шая функции, основанные на том. что живые организмы своими дыханием, питанием, метаболизмом, непрерывной сменой поколе­ний порождают грандиознейшее планетное явление — миграцию химических элементов е биосфере. Биогенная миграция подчиняется двум биогеохимическим принципам:

1) стремится к максимальному проявлению, что приводит к воз­никновению «всюдности» жизни;

2) способствует выживанию организмов, увеличивающих био­генную миграцию атомов, что в ходе эволюции жизни приводило к появлению все более сложных и развитых организмов.

Это предопределило решающую роль живого вещества и био­сферы в становлении современного облика Земли — ее атмосферы, гидросферы и литосферы.