1.4.4. Гомеостаз (экологический баланс) в биосфере

Наиболее ярким примером циклического массообмена внутри географической оболочки является геохимия углерода. Непрерывный вывод углерода из глобального цикла и захоронение его в осадках морей имеет кардинальное значение для развития географической оболочки.

Рис. 1.9. Малый биологический круговорот веществ

Резервуаром, откуда на протяжении почти 2 млрд лет черпался углерод, служит атмосфера. В то же время содержание в ней этого элемента в форме углекислого газа ограничено (0,5810¹²т). Непрекращающееся выделение углерода из атмосферы могло бы обусловить постепенное убывание CO₂в атмосфере, а, следовательно, уменьшение биологического круговорота, а затем и полное прекращение жизни на Земле. Однако этого не происходит. Углерод постепенно поступает на поверхность планеты и количество CO₂в атмосфере поддерживается на достаточно высоком уровне. Единственным источником такого пополнения атмосферы могут служить вулканические газы. С другой стороны, создание современной географической оболочки, поддержание ее функционирования обусловлены геохимической деятельностью живого вещества. Если бы живые организмы не обеспечивали геохимический цикл углерода, поддерживающий невысокую концентрацию СО₂в атмосфере, то захоронение количества углерода (около 110¹⁷т) находилось бы в виде 410¹⁷т углекислого газа в атмосфере, т. е. в тысячу раз больше, чем в настоящее время. А это имело бы самые серьезные последствия.

Известно, что молекулы СО₂в атмосфере поглощают инфракрасное (тепловое) излучение земли и испускают поток энергии к земной поверхности. Столь сильное увеличение содержания углекислого газа могло бы вызвать разогрев поверхности планеты, повышение температуры до 400°С, испарение Мирового океана и создание обстановки, подобно той, которая имеет место на Венере.

Как мы уже говорили выше, разработав и использовав биогеохимический подход, В. И. Вернадский впервые показал, что живое вещество является неотъемлемым элементом единой динамичной системы «атмосфера - гидросфера - литосфера».

Позднее, в 1982 г., американский ученый Г. Лавелок (к сожалению, незнакомый с трудами В. И. Вернадского) конкретизировал и несколько изменил тезис В. И. Вернадского об организованности биосферы. Согласно разработанной Г. Лавелоком концепции, наша мать Земля (Гея) представляет собой один сложный организм, в котором планетарная биота управляет связями между атмосферой, океанами и педосферой. Тем самым биота поддерживает стабильность потоков вещества в биосфере и, прежде всего, круговорот углерода. Вследствие этого живое вещество контролирует парниковый эффект и стабилизирует климат планеты. Таким образом, прямые и обратные связи поддерживают гомеостаз, т. е. устойчивое состояние Геи.

В 1995 г. российский ученый В. Г. Горшков идею Г. Лавелока сформулировал следующим образом: биосфера подчиняется принципу Ле Шателье-Брауна и ведет себя как саморегулирующая система, способная подавлять всякие природные нарушения и восстанавливать некий внутренний баланс. Безусловно, высказанные выше идеи авторов являются не бесспорными. В то же время история становления биосферы может служить подтверждением их правоты. Почти четыре миллиарда лет в истории биосферы чередовались два состояния - хаоса и гомеостаза, и она в результате не разрушилась. Но в мезолите, т. е. между 10 и 5 тыс. лет назад, развитие производящего хозяйства и первая демографическая революция стали прелюдией к переходу биосферы в третье состояние - состояние дестабилизации.