3.1. Деякі риси екологічної системи «Земля»

Із Космосу Земля здається нам невеличкою крихкою кулькою, загальні контури якої визначаються не людськими діяннями, а складною системою хмар, океанів, рослинності й фунтів. Неспроможність людини узгодити свої дії з цією мінливою системою спричинює докорінну зміну структур, що існують на планеті. Багато з таких змін криють у собі небезпеку знищення життя на Землі. (Із доповіді Міжнародної комісії з довкілля «Наше спільне майбутнє» (1989)).

Космонавт Юрій Гагарін, що першим із людей побачив рідну планету з висоти космічної орбіти, не міг стримати свого захвату й вигукнув: «Яка прекрасна наша Земля!» Оповита тонким блакитним серпанком атмосфери, як коштовний діамант, сяє вона на тлі чорного вакууму Космосу. Ось там, біля полюса, видніються білі крижані поля, ось за ілюмінатором космічного корабля пропливають вершини Гімалаїв, потім простяглися безкраї океанічні простори, вкриті білими спіралями циклонів. Ось корабель перетнув межу дня й ночі — термінатор, і все обгорнула оксамитова чорнота. Але за хвилину очі космонавта призвичаїлися до темряви, і він бачить далеко внизу палахкотіння тропічної грози, а потім, наче жар прогорілого багаття, скупчення вогнів великого міста. І знову корабель наближається до термінатора, мить — і спалахує райдужна смужка атмосфери, з-за Землі виринає кошлате сліпуче Сонце...

Перші люди, які побували в Космосі, розповідають про особливе, ні з чим не зрівнянне почуття, що виникає під час спостереження за нашою Землею здаля. Ось що каже, наприклад, американський астронавт Джим Ірвінг, який побував на Місяці: «Глянувши вниз, я побачив свої сліди на місячному пилу, а ось коли підняв голову вгору, то побачив Землю. Вона виявилася зовсім маленькою. Коли ми відлітали від Землі, вона ставала дедалі меншою: величиною як баскетбольний м´яч, потім — як бейсбольний, потім — як м´яч для гри в гольф... Вигляд рідної планети вразив нас. Вона була схожа на різдвяну іграшку, підвішену в Космосі. Така незахищена — здавалося, досить лише доторкнутись — і вона розсиплеться...».

Земля — унікальна планета Сонячної системи, і унікальність її полягає передусім у тому, що на ній існує життя. Поки що ні на знімках інших планет, які передані космічними апаратами, ні в пробах місячного чи марсіанського ґрунту жодних ознак органічного життя не виявлено. (Втім нещодавно в одному з метеоритів, котрий упав на Землю й, як гадають американські вчені, прилетів із Марса, знайдено відбиток скам´янілого мільярди років тому мікроорганізму. Та сьогодні на Марсі умови надто ворожі для життя.)

На Землі життя існує завдяки збігові кількох сприятливих астрономічних факторів: це й велика маса Землі, достатня для втримання навколо планети за рахунок гравітації захисного шару атмосфери; це сильне магнітне поле Землі, що захищає її біосферу від згубної дії космічної радіації; це й наявність великої кількості води, життєво необхідної для живих організмів, тощо. Мабуть, найдивовижніша в цьому розумінні орбіта Землі. Американський учений М. Харт підрахував, що якби відстань між Землею та Сонцем була лише на 5 % меншою або на 1 % більшою, то життя на ній було б неможливим: у першому випадку на планеті було б надто жарко (як на Венері), в другому — надто холодно, й Земля постійно перебувала б в умовах глобального льодовикового періоду (як Марс).

Наша планета дуже активна. Змінюються, хоча й повільно, обриси її материків та океанів, руйнуються, розсипаючися на порох, цілі гірські хребти, здіймаються нові, вивергаються вулкани, стає іншим клімат. Безперервно змінюються важливі параметри навколишнього середовища — температура повітря й води, їхній хімічний склад, вологість ґрунтів і вміст у них необхідних речовин тощо. Безперервно оновлюється жива природа — тварини, рослини, мікроорганізми.

Утворення живої речовини та її розкладання — це дві сторони єдиного процесу, що зветься біологічним кругообігом речовин. Кругообіг хімічних елементів на Землі відбувається переважно за безпосередньої участі живих організмів. Уперше це було доведено В. І. Вернадським і сформульовано ним у законі міграції хімічних елементів: «Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньої участі живої речовини (біогенна міграція), або в середовищі, геохімічні властивості якого (вміст О2, СО2, Н2О й т. д.) зумовлені живою речовиною — як тією, що в наш час складає біосферу, так і тією, що діяла на Землі протягом усієї геологічної історії».

З погляду екології, до найважливіших належать кругообіги таких речовин, як кисень, вуглець, вода, азот, сірка, фосфор, що входять до складу живої речовини. Жива речовина істотно прискорила й змінила кругообіги цих речовин у біосфері.

Основний рушій кругообігу речовин у біосфері — енергія Сонця, певну (незначну) роль відіграє також внутрішня енергія Землі. В процесі кругообігу жива речовина поглинає енергію, в процесі ж її розпаду ця енергія повертається в довкілля.

Крім кругообігу хімічних речовин, у природі відбувається й кругообіг енергії. Енергія Сонця, яка засвоюється зеленими рослинами, частково консервується у вугіллі, торфі, нафті, а також витрачається на вивітрювання глибинних гірських порід — базальтів, гранітів тощо. В утворених унаслідок вивітрювання глинах запасається сонячна енергія. В подальшому, за рахунок тектонічних опускань земної кори, глини та інші пухкі осадові породи потрапляють у глибокі зони Землі, де під дією високих тисків і температур із них вивільнюється запасена раніше сонячна енергія, відбуваються процеси їх переплавлення й перетворення на магматичні (вивержені) гірські породи, наприклад граніти, і цикл кругообігу енергії завершується.

Крім кругообігу речовини та енергії, величезну роль у біосфері відіграють інформаційні зв´язки. Інформативні сигнали енергетично дуже слабкі й самі собою не можуть викликати якоїсь відчутної реакції, але вони містять важливі відомості в закодованій формі. Такі сигнали сприймаються, розшифровуються (здебільшого автоматично) й ураховуються живими організмами. Здатність сприймати, зберігати й передавати інформацію мають і неживі об´єкти, які здійснюють ці процеси шляхом загального енергоінформаційного обміну. Обробляти, накопичувати й використовувати інформацію окремо від енергії можуть тільки живі організми.

Ефективність інформаційних зв´язків у біосфері вражає. Наприклад, самець метелика шовкопряда вчуває самку на відстані до 2 км. Досліди й розрахунки показали, що така надзвичайно висока чутливість не може базуватися на хімічних сигналах, скажімо на дії якихось пахучих речовин, котрі виділяє самка. Цілком імовірно, відбувається передавання електромагнітних сигналів, причому за типом вибірковості («батько кібернетики» Н. Вінер назвав його «тим, кого це стосується»). Про це свідчить і будова вусиків шовкопряда (як і багатьох інших комах), що нагадують антену.

Загалом навколишнє природне середовище, в якому живе людина, складається з неживого й живого компонентів. До першого належать атмосфера, гідросфера та літосфера Землі, до другого — всі її живі мешканці (рослини, тварини й мікроорганізми).