2.2 Учение в. И. Вернадского об эволюционном развитии биосферы

О необходимости направленного эволюционного развития биосферы впервые указал академик В. И. Вернадский. Согласно воззрениям В. И. Вернадского весь лик Земли, все ее ландшафты, ее атмосфера, химический состав ее вод, вся толща осадочных пород – все это обязано своим происхождением жизни. Именно жизнь, живое вещество определили в первую очередь те эволюционные процессы, которые привели нашу планету в ее современное состояние.

Если бы жизнь не возникла на Земле, то наша планета, подобно Луне, не замечала бы уходящих миллионов и миллиардов лет, в течение которых на ее поверхности практически ничего не меняется.

Появление жизни на Земле – это естественный этап ее развития, который ознаменовал качественное изменение эволюции Земли как космического тела.

Живое и биокосное вещество биосферы. Возникшая 3,5–4,0 млрд лет назад, современная биосфера включает живые организмы (около 3 млн видов), их остатки, зоны атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами.

Согласно В. И. Вернадскому, которому принадлежит развернутое учение о биосфере (1919, 1926 гг.), вещество биосферы состоит из:

– живого вещества – биомассы современных живых организмов;

– биогенного вещества – продукты жизнедеятельности живых организмов – каменный уголь, битумы, нефть;

– биокосного вещества – смеси биогенных веществ с минеральными породами (почва, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества);

– косного вещества – совокупности тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).

Концентрация и активность жизни особенно велики у поверхности Земли. Водоемы заселены по всей толще, со сгущениями у поверхности и у дна. Выделяются своим богатством прибрежные и мелководные участки. На суше более 99% живого вещества, или биомассы, сосредоточено в слое на несколько метров вглубь и на несколько десятков метров (высокие деревья) вверх от поверхности. Следовательно, жизнь сосредоточена в тончайшей пленке планеты, где и протекают главные процессы взаимодействия живой и неживой (косной) природы. Этот тонкий деятельный слой нередко называют биогеосферой, биогеоценотическим покровом, ландшафтной оболочкой. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».

Живое вещество характеризуется исключительно высокой функциональной активностью. Она связана с его способностью к неограниченному развитию и количественному росту, названному В. И. Вернадским «напором жизни».

Живое вещество в биосфере выполняет важнейшие функции:

– энергетическую – именно живые организмы обеспечивают фиксацию энергии солнечного излучения и энергии химических связей;

– благодаря газовой функции происходит миграция газов и их превращение, формируется газовый состав биосферы. Отметим, что преобладающая масса газов на планете имеет биогенное происхождение. Так, кислород атмосферы накоплен за счет фотосинтеза;

– концентрационную – проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей сре­ды, которые используются для построения тела. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем включается в химическом превращении веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (это в основном соединения железа, марганца и др.). В результате происходят превращения большинства химических соединений, при этом преобладают биогенные процессы окисления и восстановления;

– благодаря деструкционной функции протекают процессы, связанные с разложением остатков мертвых организмов. При этом происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение живого вещества в косное;

– транспортную – во время миграций живые организмы перемещают в пространстве значительные количества вещества и энергии;

– средообразующую – живые существа изменяют физико-химические свойства окружающей среды.

По выражению выдающегося русского естествоиспытателя В. И. Вернадского, живое вещество биосферы является огромной геологической силой.

Живое вещество трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот (разд. 2.6.5.). Живое вещество определило современный состав атмосферы, гидросферы, почв и, в значительной степени, осадочных пород Земли. В. И. Вернадский писал: «Прекращение жизни было бы неизбежно связанно с прекращением химических изменений если не всей земной коры, то, во всяком случае, ее поверхности – лика Земли, биосферы».

Уровни организации живой материи биосферы. Живая система при всей сложности ее организации состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот (ДНК И РНК), белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. Следует подчеркнуть, что именно с молекулярного уровня начинаются разнообразные и чрезвычайно сложные процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

Клеточный уровень. Клетка не только структурная и функциональная единица любого живого организма, но и единица его развития. На клеточном уровне сопрягаются такие важнейшие процессы, как передача информации и превращение веществ и энергии.

Организменный уровень. Элементарной единицей организменного уровня является отдельная особь. Она рассматривается в развитии (от момента зарождения до прекращения существования) как живая система.

Популяционно-видовой уровень. Популяция как совокупность организмов одного вида, объединенных общим местом обитания, является уже надорганизменной структурой. Важно подчеркнуть, что именно в этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

Биогеоценотический уровень. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и различной сложности организации во всем многообразии связей с факторами среды их обитания. В течение совместного исторического развития организмов разных систематических групп возникают динамичные, довольно устойчивые сообщества.

Биосферный уровень. Поскольку биосфера есть совокупность всех биогеоценозов, охватывающая все явления жизни, она является высшим уровнем организации живой материи. На биосферном уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии.

В. И. Вернадский обосновал необходимость направленного развития биосферы, необходимость анализа роли человека во всем этом процессе. В результате родилось учение, которое позднее (через четверть века) получило название «учение о ноосфере».

Ноосферой называют ту часть оболочки Земли, которая доступна активности человека, целенаправленному развитию под действием разума. Ноосфера – это сфера разума.

Смысл учения В. И. Вернадского состоит в следующем. Появление на Земле человека означало новый огромный шаг в эволюции планеты. Активность человека многократно ускоряет ее эволюционные процессы, темпы которых растут по мере развития производительных сил, по мере технической вооруженности цивилизации. Дальнейшее неконтролируемое, ненаправленное развитие деятельности людей таит в себе опасности, которые даже трудно предвидеть.

Неизбежно наступит то время, когда дальнейшая эволюция планеты, а, следовательно, и человеческого общества, должна направляться разумом. Биосфера должна будет постепенно превратиться в ноосферу, которая находится не над биосферой, не вне ее, а является закономерным и неизбежным этапом развития самой биосферы. Либо дальнейшее развитие нашей планеты станет направляться человеческим интеллектом, либо цивилизация исчезнет с ее поверхности. Третьего пути нет. В этом и состоит суть учения Вернадского.