6.3 Учение в.И. Вернадского о биосфере

Автором термина «биосфера»является французский ученный Жан Батист Ламарк, который употребил его в 1803 году. У Ламарка биосфера обозначала совокупность организмов, которые обитают на земном шаре.

Впервые в науку представление о биосфере как особой оболочке земной коры, охваченной жизнью в 1914 г ввел Владимир Иванович Вернадский (1863-1945), выдающийся советский геохимик и минеролог [6,7,9,15,30].

Научные обобщения Владимира Ивановича Вернадского о биосфере и ноосфере были восприняты научной общественностью начала XX века не слишком горячо. За рубежом работы были опубликованы спустя много лет после его смерти, да и в России теоретические обобщения ученого до сих пор встречают совершенно противоречивые отклики.

В основной работе В.И. Вернадского в этом направлении – «Биосфера», написанной в 1926 году, биосфера определяется как активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (так называемое живое вещество) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Теория В.И. Вернадского о биосфере основывается на трех биогеохимических принципах:

1. биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению;

2. эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов;

3. живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей его средой, создающейся и поддерживающейся на Земле космической энергией Солнца.

Жизнь со всеми ее проявлениями произвела глубокие изменения на планете. Взаимодействуя друг с другом и с окружающей средой, совершенствуясь в процессе эволюции, живые организмы все шире распространялись по Земле, стимулируя перераспределение энергии и вещества.

Первый принцип учения В.И.Вернадского о биосфере – принцип целостности биосферы. Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом в механизме биосферы. Исходя из этого принципа живое вещество не является случайным созданием, что подтверждают узкие пределы существования жизни на основе физических постоянных (гравитационной, сильного взаимодействия, электромагнитного взаимодействия и др.). Мир предстает как единая реагирующая система с многочисленными обратными связями – потоками энергии, вещества, трофическими цепями.

Второй принцип – гармонии (организованности) биосферы. В ней все учитывается, все приспособляется с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии. Быть живым – значит быть организованным.

Третий принцип – закон биогенной миграции атомов: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Все минералы верхних частей земной коры – свободные алюмокремниевые кислоты (глины), карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси железа и алюминия (бурые железняки и бокситы) и многие сотни других – непрерывно создаются в ней только под влиянием жизни.

Четвертый принцип – космическая роль биосферы в трансформации энергии. Изначально биосфера – это область земной коры, в которой энергия космических излучений превращается в электрическую, химическую, механическую, тепловую и другие виды энергии. Вернадский называл живые организмы механизмами (устройствами) для превращения энергии Солнца в действенную энергию Земли. При этом организмы размножаются и осуществляют так называемое давление жизни вплоть до момента достижения равновесия между численностью организмов и емкостью среды. Вернадский аллегорически отобразил этот процесс как «растекание» жизни по планете.

Научное обобщение Вернадского, исходящее из этих принципов и по сей день революционно: то, что химическая энергия образуется из солнечной при помощи живого вещества означает, что земная жизнь – не случайное явление, не было момента зарождения жизни на Земле, она входит в космопланетарный механизм биосферы. Земная жизнь зародилась вместе с планетой и неотрывна от космических процессов.

Пятый принцип – «всюдность» жизни в биосфере. Несмотря на то, что логически не верно говорить о захвате биосферы жизнью, поскольку границы биосферы жизнью и определяются, этот принцип, как и большинство принципов учения, воспринимается на современном этапе как аксиома. При более широком рассмотрении бесспорность учения исчезает, зато появляются замечательные перспективы дальнейших научных обобщений.

Шестой принцип – принцип автотрофности. Пределы существования автотрофных организмов определяются областью проникновения солнечных лучей. Сами автотрофы получают необходимые соединения из неживой природы, приобщая ее к биосфере. Автотрофы – фундамент процесса развития жизни. Они противостоят второму началу термодинамики, упорядочивая элементы окружающего мира.

В 1888 году С.Н. Виноградский доказал существование бесхлорофилловых автотрофов. К.Э.Циолковский выдвинул гипотезу о будущей автотрофности человека, его способности усваивать энергию Солнца непосредственно. Нравственное совершенствование человека возможно только при свободе от необходимости пожирать, убивать, вытеснять, умирать самому.

Второе обобщение Вернадского состоит в развитии гипотезы автотрофности человека, начиная с моделирования простых искусственных экосистем на космических кораблях «человек и 1 – 2 автотрофных вида», и заканчивая способностью человека непосредственно усваивать солнечную энергию. Идея автотрофности революционна сейчас в не меньшей степени, чем идея геологической вечности жизни.

Культурологи согласятся, что в древней традиции Востока и Северной Америки духовные лидеры использовали практики непосредственной подпитки солнечной энергией, однако, это вопросы метафизики.

Седьмой принцип – закон бережливости в использовании живым веществом химических элементов и соединений. Организм встраивает в свою структуру строго необходимое количество элементов. При этом общее количество живого вещества на Земле – величина постоянная, поскольку оно также отражает соотношение между емкостью среды и давлением жизни.

По Вернадскому все вещество биосферы условно можно разделить по физико-химическому составу на семь групп:

1. живое вещество;

2. биогенное вещество (циркулирующее через живые организмы);

3. косное вещество (атмосфера, газы, горные породы);

4. биокосное вещество (почва, илы, поверхностные воды, нефть и др.);

5. радиоактивное вещество;

6. вещество космического происхождения;

7. рассеянные атомы.

Эта классификация применима лишь в рамках целостного учения о биосфере самого Вернадского, чтобы проиллюстрировать глобальную роль живых организмов в преобразовании лика планеты.